轉(zhuǎn)子ansys建模的案例
基于ANSYS APDL 轉(zhuǎn)子動力學(xué)建模及動力學(xué)分析，包括坎貝爾圖，瞬態(tài)分析等 ￥15
模型
坎貝爾圖
瞬態(tài)分析某點的軌跡圖
附件包括：轉(zhuǎn)子的建模文件zhu1，及轉(zhuǎn)子動力學(xué)模態(tài)、考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力及瞬肪分析的命令流doc文件。
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 臨界轉(zhuǎn)速 軸承
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機械，如渦輪機、電機等，在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。
那么如何進(jìn)行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉(zhuǎn)速，如下所示：
第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質(zhì)量點來計算。
第二種為三維實體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對稱模型，所以默認(rèn)的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質(zhì)量點。
第三種為ANSYS workbench中新功能，概念模型，建立二維的截面模型來代替三維模型，計算量能夠顯著的減少，加快計算速度，但是結(jié)果并沒有差別。
本次流程以第三種方式來展示仿真分析的流程方法，基本操作過程三種近似相同。分析模塊是采用模態(tài)分析來進(jìn)行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進(jìn)行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態(tài)分析模塊，設(shè)置對稱選項，如下圖所示。默認(rèn)的模型不會出現(xiàn)對稱的設(shè)置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠(yuǎn)端點等選項.
設(shè)置好之后在對稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨有的一種簡化方法，可以使用二維平面表示三維物體，簡化計算量.
表示二維軸對稱的操作方式的選項如下圖所示，設(shè)置坐標(biāo)和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 ANSYS Workbench 轉(zhuǎn)子動力學(xué)：單盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
通常，離心壓縮機軸的額定工作轉(zhuǎn)速n或者低于轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，n1，或者介于一階臨界轉(zhuǎn)速n1與二階臨界轉(zhuǎn)速n2之間。前者稱作剛性軸，后者稱作柔性軸。
剛性軸要求： n ≤ 0.7n1;柔性軸要求： 1.3nl≤n≤0.7n2.
坎貝爾圖——就是監(jiān)測點的振動幅值作為轉(zhuǎn)速和頻率的函數(shù)，將整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)子振動的全部分量的變化特征表示出來，在坎貝爾圖中橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)表示頻率，其中強迫振動部分，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)的頻率成分，呈現(xiàn)在以原點引出的射線上，振幅用圓圈來表示，圓圈直徑的大小表示信號幅值的大小，而自由振動部分則呈現(xiàn)在固定的頻率線上。
遠(yuǎn)端位移——Remote displacement 可以進(jìn)行位移和角度旋轉(zhuǎn)的同時加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對進(jìn)行控制,即在remote displacement作用位置上產(chǎn)生接觸單元,作用點上產(chǎn)生一個控制功能的節(jié)點,遠(yuǎn)端位移通過約束節(jié)點,然后將約束的具體數(shù)值分配給作用位置上。
下面通過案例來一起學(xué)習(xí)一下ANSYS求解單盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。
展開 Samcef Rotor轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的建模資料
Samcef Rotor可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的建模，阻尼與無阻尼轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性、不平衡響應(yīng)分析及瞬態(tài)響應(yīng)分析、彎扭耦合分析。能考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)子與靜子間的耦合及發(fā)動機轉(zhuǎn)子支撐剛度的計算，模擬發(fā)動機各種支撐方式，如軸承、油膜等。
Samcef Rotor軟件的主要特點：仿真分析,有限元,模擬,計算,力學(xué),航空,
Samcef Rotor練習(xí).rar
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速 ￥49
多軸轉(zhuǎn)子模型
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
展開 『分享』基于知識的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模與動力分析
【摘要】提出了一種新的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型化及分析法．將計算機輔助模型化、子結(jié)構(gòu)模
態(tài)綜合法與復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計的專家系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，利用知識庫存儲的知識．進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型建
立、模型的分析診斷和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的再設(shè)計；
基于知識的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模與動力分析.pdf
案例：Samcef轉(zhuǎn)子動力學(xué)周期對稱性模型建模
Cyclic symmetry model
案例：Samcef轉(zhuǎn)子動力學(xué)周期對稱性模型建模
通過本案例學(xué)習(xí)，主要掌握在samcef中對于周期對稱性的模型能夠利用簡便方法快速建模分析。案例使用的完整模型為一個關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸對稱的圓盤轉(zhuǎn)子，建模時只需要對其中15度的扇形區(qū)域進(jìn)行建模，然后其24倍的對稱模型就能形成完整圓盤轉(zhuǎn)子。另外，在samcef中可以完成更為復(fù)雜的對稱模型建模，稱為“multi-stage cyclic symmetry”。
通過對15度扇形區(qū)域設(shè)置材料屬性，網(wǎng)格劃分，可以得到扇形區(qū)域的有限元模型。在對零界轉(zhuǎn)速求解計算時，只需要在epilogue中輸入一定的命令行，就可以對整個圓盤轉(zhuǎn)子進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速分析。如下圖，“We can see that the solver detected 69216 degrees offreedom. As we remember the real 3D structure is made of 24 times thiselementary sector, this means that we are calculating here in a few seconds (53on our computer) a structure corresponding to around 700000 degrees of freedom!!”
具體操作文檔見附件。操作視頻：
http://v.youku.com/v_show/id_XODk4OTY3Nzc2.html
sector.zip
展開 不平衡載荷下1D轉(zhuǎn)子建模與頻率分析
在samcef field環(huán)境下，扭轉(zhuǎn)軸通過兩端的兩個軸承支撐，不平衡的力主要施加在具有較大慣量的圓盤上，建模分析主要應(yīng)用了一維的梁單元。
操作視頻上傳至百度網(wǎng)盤：http://pan.baidu.com/s/1o6FlaNC
上傳至youku視頻：http://pan.baidu.com/s/1o6FlaNC
不平衡載荷下1D轉(zhuǎn)子建模與頻率分析.pdf
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186） ￥29
4結(jié)果對比
剛性支撐時分別用BEAM188和SOLID186單元建模的臨界轉(zhuǎn)速結(jié)果如下
臨界轉(zhuǎn)速（r/min）
BEM188
SOLID186
1
1268.3
1237.3
2
1352.9
1318.3
3
3432.0
3372.1
4
4542.2
4364.2
5
5126.9
4903.0
6
5448.2
5358.5
因考慮陀螺效應(yīng)（回轉(zhuǎn)效應(yīng)）的單元算法不同、邊界條件難以完全一致、坎貝爾圖采用圖解算法確定臨界轉(zhuǎn)速等原因，采用BEAM188和SOLID186單元建模得到的計算結(jié)果必然存在一定的誤差，但是從振型上看，計算結(jié)果是基本一致的。
算例源文件見付費內(nèi)容
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
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轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析
轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導(dǎo)入DXF轉(zhuǎn)子模型導(dǎo)入MANATEE的振動噪聲仿真分析
下圖所示為通過MANATEE自身建模模型和用戶自定義建模模型：
MANATEE自身建模模型和用戶自定義建模模型
下面將兩者的結(jié)果進(jìn)行對比：
MANATEE建模
用戶自定義建模
MANATEE建模
用戶自定義建模
MANATEE建模
用戶自定義建模
通過上述比較可以看出電機兩種建模方式的結(jié)果有比較接近，但仍然有差異，用戶自定義建模更接近電機的真實尺寸。
通過導(dǎo)入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準(zhǔn)確的進(jìn)行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
展開 轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析 ansys 命令流 ￥15
這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。
頻率
附件為帶彈簧的轉(zhuǎn)子動力學(xué)命令流。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計算
最近看到安世亞太的雷先華寫的一篇文章,介紹了ANSYS轉(zhuǎn)子動力學(xué)的計算功能.較有啟發(fā)性.
轉(zhuǎn)子動力學(xué)是固體力學(xué)的一個重要分支，已主要研究旋轉(zhuǎn)機械的「轉(zhuǎn)子一支承」，系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的振動、平衡和穩(wěn)定性問題，其主要研究內(nèi)容有兒個方面 :臨界轉(zhuǎn)速、動力響應(yīng)、穩(wěn)定性、動平衡技術(shù)和支承設(shè)計。在旋轉(zhuǎn)機械研究設(shè)計中，轉(zhuǎn)子動力學(xué)的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析采用傳遞矩陣方法進(jìn)行，由于將大量的結(jié)構(gòu)信急簡化為極為簡單的集中質(zhì)量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準(zhǔn)確度；而有限元在處理轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉(zhuǎn)子的「陀螺效應(yīng)」一直是制約轉(zhuǎn)子動力學(xué)有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應(yīng)」影響的問題，而且陀螺效應(yīng)的考慮不受計算模型上的限制，使得轉(zhuǎn)子動力學(xué)有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計算功能進(jìn)行簡要介紹。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計算.pdf
展開 ANSYS 轉(zhuǎn)子動力學(xué)指導(dǎo)
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part2.rar
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part1.rar
基于ansys的電機轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析
基于ansys的電機轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析
此文使用BEAM188單元模擬轉(zhuǎn)子的軸，使用MASS21單元模擬轉(zhuǎn)子，使用COMBI模擬軸承建立了電子轉(zhuǎn)子的有限元模型，并且進(jìn)行了諧響應(yīng)分析找出了兩個共振點分別是162Hz和240Hz，得出ansys可以很好的解決轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。
文章地址：http://www.docin.com/p-54444168.html#
ANSYS WORKBENCH中關(guān)于轉(zhuǎn)子動力學(xué)的新功能介紹
圖3 坎貝爾圖
參考
^轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 臨界轉(zhuǎn)速 軸承 https://www.yqgqt.org.cn/post/1913385
