多軸轉子分析的案例
轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速 ￥49
多軸轉子分析與獨立轉子分析基本相同，需要注意的是提前將各轉子的轉動部件用Named selections定義好。 在不同的載荷步，多軸轉子的轉速比可以改變，但轉速隨載荷步為升序。
1. 問題描述
如下圖所示的多軸轉子，轉子1和轉子2位于XZ平面，轉子3與前者不在一個平面中。各轉軸長度和軸徑以及圓盤厚度和半徑等見圖b、圖c，約束與連接如圖a所示。各轉子間的轉速比為1:3:2，各軸承剛度K11均為1E9N/m，K22均為2E9N/m。對此轉子系統進行模態分析和臨界轉速計算。(注：本例引用《ANSYS結構動力分析與應用》P291的6.4.4小節)
多軸轉子的構造
2. 結果分析
在WB中，采用Beam188單元模擬得到前4階振型如下：
多軸轉子的一階振型
多軸轉子的二階振型
多軸轉子的三階振型
多軸轉子的四階振型
當前版本的WB（19.2版本）并不提供多軸轉子的坎貝爾圖生成，可以通過插入命令流或者把模擬結果導入APDL里面查看各個轉子的坎貝爾圖，由于多個轉子之間相互耦合作用，會出現較多與轉速無關的振動模態，讀者亦可手動提取關心的轉速數據繪制坎貝爾圖 。
得到各轉子的坎貝爾圖如下，同時可以得到各轉子的臨界轉速。
轉子1的坎貝爾圖
轉子2的坎貝爾圖
轉子3的坎貝爾圖
同時可以提取各階振型的軸心軌跡。
多軸轉子軸心軌跡1
多軸轉子軸心軌跡2
3. 分析過程
根據所給的尺寸建立多軸轉子線體模型，轉軸和圓盤一同由線體建立。
展開 裂紋盤軸轉子系統的振動分析
裂紋盤軸轉子系統的振動分析.pdf
[摘 要]本文首先建立了含橫向裂紋彈性盤軸系統的動力學模型,然后利用L agrange 方程推導出了系統的動力學
方程,接著采用假設模態法對變量進行離散,求出了系統振動頻率與軸的轉速、裂紋深度及裂紋位置的關系,并與有
關文獻進行了比較。
[關鍵詞]裂紋;盤軸轉子系統;振動分析;假設模態法
裂紋盤軸轉子系統的振動分析.pdf
轉子分段移位斜極的永磁同步電機軸向電磁力分析
(a) V形反對稱移位斜極
(b) 交叉反對稱移位斜極
圖10 兩種轉子反對稱分布結構軸向電磁力仿真結果
圖11 兩種轉子反對稱分布結構的轉矩仿真結果
表5 兩種轉子反對稱結構的軸向
電磁力和電磁性能仿真結果
注：諧波含量為反電動勢基波。
由此可見，在相同工況下，由于兩者在徑向上均等效于轉子線性分3段斜極，因此各項電磁性能均較為接近。與線性移位結構相比，V形反對稱和交叉反對稱分布結構的軸向電磁力幅值有明顯下降，并且前者抑制效果更佳，其原因是V形反對稱移位角均為2.5°，沿軸向均勻排布，后者有兩個相鄰5°的移位角，形成較大不平衡的漏磁通，難以完全抵消，導致合成軸向電磁力略大。
4 結 語
通過對永磁轉子分段移位斜極后的磁場分析可知，永磁同步電機軸向電磁力主要由繞組端部漏磁和永磁轉子磁極間的移位漏磁引起；經ANSYS三維電磁有限元仿真實驗表明：永磁轉子移位磁極段間的移位漏磁是產生不平衡軸向電磁力的主要原因。
揭示了電機軸向力與永磁轉子拓撲結構及其移位磁極分塊數和定子電流幅值之間的內在關系：隨著定子電流幅值的增加，軸向電磁力呈線性增大，當電流幅值較大時，磁路出現飽和，軸向電磁力增大速度減緩；轉子線性移位斜極分段數越多、總移位角越大，軸向電磁力亦越大。分段數從2段增多到6段時，軸向電磁力從87.11 N增大到122.86 N，增大約40%。從電磁性能角度分析，分段數的增多，諧波分量減少，漏磁增大，轉矩略有下降。
展開 基于ANSYS workbench和designlife的多軸疲勞分析
今天為大家帶來一篇長文，探討的主題是用有限元軟件workbench和designlife分析工程實際中的疲勞問題。疲勞問題也屬于耐久性問題，是本人的主要研究方向。理論背景不作過多介紹，現給出幾個主要名詞解釋：
Designlife：ncode公司的一款CAE疲勞分析軟件，繼承了FE-Fatigue的特點。
金屬疲勞：是指材料、零構件在循環應力或循環應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數后產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。
靜水應力：在彈塑性力學中，常假設靜水壓力作用下，應變與應力服從彈性規律，并且不影響屈服（在特定的屈服準則下 ）。于是很自然地將應力分量分成兩部分，一部分是平均正應力，或稱靜水壓力，另一部分稱為偏量應力張量。
多軸疲勞：多軸疲勞是指多向應力或應變作用下的疲勞，也稱為復合疲勞。
Dang Van準則：基于宏觀和微觀尺度之間的一種多軸疲勞準則?？紤]靜水應力和剪切應力幅的線性組合。公式使用剪切應力和靜水壓應力，以及一個安定狀態，來計算等效應力并與一個閾值相比較。
1問題描述
在實際條件中，許多關鍵位置的結構承受多軸載荷。即關鍵位置的應力狀態有著多于一個的明顯主應力，和/或主應力方向隨著時間改變。使用ncode designlife軟件可以用來進行主應力狀態和多軸條件下的有限壽命疲勞計算（以后發帖介紹）。然而，有些組件，如發動機部件如連接桿和曲軸連桿，人們希望它們在壽命周期內經歷很高數量的載荷循環。設計這些部件的有限疲勞壽命是不現實的，更常用的方法是使用安全因子方法，這樣關鍵載荷循環可以和疲勞或耐久極限準則進行比較。簡單的單軸安全因子方法對許多情形都適用，但是當載荷是多軸，尤其是不成比例的時候，我們需要一種更復雜的方法，如Dang Van模型。
展開 
旋轉機械轉子碰摩的多尺度非線性信號分析及應用
摘 要:分析了轉子系統碰摩故障特征,提出了轉子系統碰摩的多尺度非線性信號分析方法. 碰摩故障診斷實例表
明,與經典線性信號的時域和頻域分析相比,多尺度非線性信號分析方法具有明顯的局部特征優勢.
關 鍵 詞:轉子碰摩; 非線性方法; 旋轉機械; 故障診斷
旋轉機械轉子碰摩的多尺度非線性信號分析及應用.pdf
基于hyperworks/ncode平板多軸振動疲勞壽命分析 ￥15
多軸振動疲勞分析：本案例在x、y、z三個方向對激勵點施加振動，進而分析研究對象在多軸載荷作用下振動疲勞特性。首先在hyperworks中的optistruct模塊中對激勵點進行x、y、z三個方向的頻率響應分析得到的h3d結果文件，接著將其導入到ncode軟件中完成多軸振動疲勞壽命分析。
兩種Ncode多軸隨機振動疲勞分析流程建立
產品結構在隨機載荷下的疲勞壽命評估，一直是工程上關心的重點，通常是對垂向、橫向及縱向三個方向進行檢測試驗，本文主要介紹如何在Ncode中建立兩種多軸隨機振動疲勞分析流程。
1、本次示例是根據標準IEC61373-2010設置隨機振動疲勞功率譜密度，檢驗某一設備長壽命情況。
2、通過有限元計算得到Ncode所識別的輸入文件，如Hypermesh的計算文件需是.op2格式（本文使用的格式），ABAQUS的計算文件是.odb。
3、第一種設置的完整多軸隨機振動疲勞分析需要至少四個模塊：FEinput、VibrationAnalysis、MultiColumn及FEOutput（個人操作習慣，在Ncode里查看結果不是很方便，導出到HyperView中查看結果）。
這里著重介紹
VibrationAnalysis
中如何設置多通道。
① 右擊VibrationAnalysis模塊選擇Advanced Edit.選擇面板中的Loading，此時僅有一個VibrationLoad。
② 將Loading Type中的Vibration換成Duty Cycle，在下方窗口中右擊LoadProviderDutyCycle增加3個Vibration Load Provide。
③ 右擊左邊導航欄的LoadProviderDutyCycle增加列表通道，這是為外部導入的列表拓展接口，其余兩個相同操作。
展開 基于Abaqus和Fe-Safe凹口軸件的多軸疲勞分析 ￥12
本文為一凹口軸件的多軸疲勞分析，采用對延性金屬材料比較適用的 BrownMiller 疲勞算法 進行壽命計算。
1 問題描述
一凹口軸件（如下圖所示），左端固定，承受的載荷可視為 2 個工況：
工況 1：等效的 1000 牛*米的彎矩
工況 2：1000 牛*米的扭矩
2 分析過程
2.1 有限元計算
利用 Abaqus對模型進行線彈性有限元分析，計算為 2個靜力學分析步，分別對應前述 2 個工況。
具體計算文件參看：notched_shaft_elas.inp。
2.2 疲勞計算
經 Abaqus 計算，得到結果文件 notched_shaft_elas.odb。
step1 彎曲載荷結果
step2 扭轉載荷結果
2.2.1 打開有限元分析結果
從主菜單選擇 File-Clear Data and Settings…，清除之前項目的設置和數據；
從主菜單選擇 File-FEA Solutions-Open Finite Element Model...，選中前面 Abaqus計算的結果文件notched_shaft_elas.odb，在彈出的 Pre-Scan File 對話框里，點擊 Yes 確定預覽結果文件。 在接著彈出的 Select Datasets to Read 對話框里，在 Quick select 區域下，勾選 Stresses和 Last increment only，然后點擊 Apply to Dataset List 按鈕，確認每個 step 的最后一個增量步被選中：
點擊 OK 按鈕，讀入模型。
展開 基于ncode的多軸振動疲勞仿真分析 ￥7.5
在Hypemesh中建立有限元模型，如下圖所示，在左端圓孔處采用剛性單元Rbe2進行連接，并施加固定約束，運用optistruct求解器對模型進行Z向、Y向和X向頻響分析，并輸出.OP2格式的結果文件。
搭建ncode仿真流程如圖所示：
仿真結果如圖所示，最大損傷位于固定孔處。
案例分享：立式容器結構耳式支座的多軸疲勞分析
為了深入了解耳式支座及立式容器的抗疲勞性能，我們的疲勞分析軟件采取了以下步驟：
1、載荷和應力分析：模擬立式容器在常見工況下的載荷和應力分布，特別是針對耳式支座的分析。
2、材料和結構評估：通過分析支座的材料特性和結構設計，識別可能的弱點和疲勞故障源。
3、疲勞壽命預測：結合多軸疲勞模型，預測耳式支座的疲勞壽命和可能的失效模式。
立式容器疲勞壽命云圖
了解更多疲勞分析方案：
http://jsform2.com/web/formview/66390a7575a03c2416365f4f
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