ansys 軸 多轉(zhuǎn)子的案例
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)子分析與獨立轉(zhuǎn)子分析基本相同，需要注意的是提前將各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動部件用Named selections定義好。 在不同的載荷步，多軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比可以改變，但轉(zhuǎn)速隨載荷步為升序。
1. 問題描述
如下圖所示的多軸轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2位于XZ平面，轉(zhuǎn)子3與前者不在一個平面中。各轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子間的轉(zhuǎn)速比為1:3:2，各軸承剛度K11均為1E9N/m，K22均為2E9N/m。對此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行模態(tài)分析和臨界轉(zhuǎn)速計算。(注：本例引用《ANSYS結(jié)構(gòu)動力分析與應(yīng)用》P291的6.4.4小節(jié))
多軸轉(zhuǎn)子的構(gòu)造
2. 結(jié)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(zhuǎn)子的一階振型
多軸轉(zhuǎn)子的二階振型
多軸轉(zhuǎn)子的三階振型
多軸轉(zhuǎn)子的四階振型
當前版本的WB（19.2版本）并不提供多軸轉(zhuǎn)子的坎貝爾圖生成，可以通過插入命令流或者把模擬結(jié)果導(dǎo)入APDL里面查看各個轉(zhuǎn)子的坎貝爾圖，由于多個轉(zhuǎn)子之間相互耦合作用，會出現(xiàn)較多與轉(zhuǎn)速無關(guān)的振動模態(tài)，讀者亦可手動提取關(guān)心的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)繪制坎貝爾圖 。
得到各轉(zhuǎn)子的坎貝爾圖如下，同時可以得到各轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)子1的坎貝爾圖
轉(zhuǎn)子2的坎貝爾圖
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸心軌跡1
多軸轉(zhuǎn)子軸心軌跡2
3. 分析過程
根據(jù)所給的尺寸建立多軸轉(zhuǎn)子線體模型，轉(zhuǎn)軸和圓盤一同由線體建立。
展開 基于ANSYS workbench和designlife的多軸疲勞分析
多軸疲勞：多軸疲勞是指多向應(yīng)力或應(yīng)變作用下的疲勞，也稱為復(fù)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。考慮靜水應(yīng)力和剪切應(yīng)力幅的線性組合。公式使用剪切應(yīng)力和靜水壓應(yīng)力，以及一個安定狀態(tài)，來計算等效應(yīng)力并與一個閾值相比較。
1問題描述
在實際條件中，許多關(guān)鍵位置的結(jié)構(gòu)承受多軸載荷。即關(guān)鍵位置的應(yīng)力狀態(tài)有著多于一個的明顯主應(yīng)力，和/或主應(yīng)力方向隨著時間改變。使用ncode designlife軟件可以用來進行主應(yīng)力狀態(tài)和多軸條件下的有限壽命疲勞計算（以后發(fā)帖介紹）。然而，有些組件，如發(fā)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(nèi)經(jīng)歷很高數(shù)量的載荷循環(huán)。設(shè)計這些部件的有限疲勞壽命是不現(xiàn)實的，更常用的方法是使用安全因子方法，這樣關(guān)鍵載荷循環(huán)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(fù)雜的方法，如Dang Van模型。Dang Van準則的目的是處理損傷非常微小時的高周疲勞情形。
這篇文章探討同時受彎力和扭力作用的軸的疲勞分析。軸是用SAE1045號鋼制成的（國內(nèi)45號鋼），被美國汽車工程師協(xié)會的疲勞設(shè)計和評估委員會用于外延的國際標準循環(huán)試驗。其幾何參數(shù)如下圖。
2有限元分析
我們首先思考如何開展仿真。比如，用設(shè)計軟件如SolidWorks，UG等畫出模型，轉(zhuǎn)成中間格式導(dǎo)入ANSYS workbench的靜力結(jié)構(gòu)模塊分析；有兩個主要載荷，分兩個載荷步施加，施加的位置和方向已經(jīng)明確，約束是固定約束；網(wǎng)格畫成什么類型，在何處細化，等等。
2.1模型準備
在SW中繪制模型：
2.2網(wǎng)格劃分
我們因為預(yù)先知道，軸同時受彎和扭，應(yīng)力最大處應(yīng)該會發(fā)生在軸頸和軸連接處，因此我們特意細化這些部位的網(wǎng)格。
展開 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 ￥49
1 問題描述
如下圖所示的轉(zhuǎn)子和支承結(jié)構(gòu)，材料的彈性模量為200GPa，密度為7800kg/m3，泊松系數(shù)為0.3，支承結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子之間為軸承支撐，垂直面上兩個方向的支撐剛度分別為8E6N/m和3E6N/m，暫不考慮阻尼的影響。求該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的渦動頻率、振型、臨界轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型
2 結(jié)果分析
對于該復(fù)雜的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用SOLID186單元來模擬，支承結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子之間在徑向采用COMBI214來模擬軸承、在軸向采用COMBIN14來約束軸向的位移。由于考慮了支承結(jié)構(gòu)，振動模態(tài)較單純的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)豐富，如支承結(jié)構(gòu)本身的振動模態(tài)、支承與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同時振動的模態(tài)等，也會出現(xiàn)較多與轉(zhuǎn)速無關(guān)的振動模態(tài)。與渦動無關(guān)的振動，在坎貝爾圖上會出現(xiàn)某些無“FW”或“BW”標志的頻率曲線。
不考慮支承結(jié)構(gòu)的結(jié)果如下：
有支承結(jié)構(gòu)的結(jié)果如下：
有支承結(jié)果的振型模態(tài)更豐富：
3 分析過程
首先把轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的體選擇上，用Named Selections命名為rotor。
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 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 ￥29
具體命令流如下：
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
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3模型建立
分析項目圖如下所示：
在Engineering Data設(shè)置好材料屬性，導(dǎo)入面體模型，設(shè)置其厚度為0.001mm；點擊第一個Surface Body右鍵插入command，輸入“mat1 = matid”，同理第二個、第三Surface Body分別輸入“mat2 = matid”，“mat3 = matid”
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N/m
r,2,%k11%,%k22%,%k12%,%k21%,2e3,5e3
rmore,-4e3,3e3
4 Workbench模擬過程
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** generate response graphs
/post26
nsol,2,5,U,X,UXdisk
prod,3,2,2
nsol,4,5,U,Y,UYdisk
prod,5,4,4
add,6,3,5
sqrt,7,6,,,Ampl_At_Disk
/axlab,y,Displacement (m)
plvar,7
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（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析</a></p><p><br></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829037" rel="noopener noreferrer" target="_blank">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</a></p><p><br></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1275723" rel="noopener noreferrer" target="_blank">轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用</a></p><p><a href="http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1200030" rel="noopener noreferrer" target="_blank">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</a></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1199789" rel="noopener noreferrer" target="_blank">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</a></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1198170" rel="noopener noreferrer" target="_blank">轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬</a></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1197734
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