轉子臨界轉速ansys
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
轉子臨界轉速ansys的實例教程
了解臨界轉速的目的在于設法讓壓縮機的工作轉速避開臨界轉速，以免發生共振。通常，離心壓縮機軸的額定工作轉速n或者低于轉子的一階臨界轉速，n1，或者介于一階臨界轉速n1與二階臨界轉速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——就是監測點的振動幅值作為轉速和頻率的函數，將整個轉速范圍內轉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表示轉速，縱坐標表示頻率，其中強迫振動部分，即與轉速有關的頻率成分，呈現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在固定的頻率線上。
遠端位移——Remote displacement 可以進行位移和角度旋轉的同時加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對進行控制,即在remote displacement作用位置上產生接觸單元,作用點上產生一個控制功能的節點,遠端位移通過約束節點,然后將約束的具體數值分配給作用位置上。
下面通過案例來一起學習一下ANSYS求解單盤轉子臨界轉速。
展開 轉子動力學ansys仿真流程方法
工程中的回轉機械，如渦輪機、電機等，在運轉時經常由于轉軸的彈性轉子偏心而發生橫向彎曲振動。當轉速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉子發生激烈振動的特定轉速稱為臨界轉速。工程師要做的就是查找轉子系統的臨界轉速，從而將系統修改轉速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉速。
要獲取臨界轉速，那么ansys軟件就可以根據模型來計算臨界轉速。理論狀態下轉子系統包括：轉軸、轉軸上的圓盤、兩側軸承以及不平衡的質量，如圖所示。
那么如何進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，所以默認的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質量點。
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分析來進行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態分析模塊，設置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現對稱的設置，需要選中model狀態下插入對稱、接觸、遠端點等選項.
設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，設置坐標和對稱軸及平面數量。
展開 多軸轉子模型
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態轉子動力學分析
轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速
轉子動力學系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應用
轉子動力學系列（七）：帶支承結構的復雜轉子分析
轉子動力學系列（六）：考慮預應力的轉子動力學分析
轉子動力學系列（五）：隨轉速變剛度和變阻尼的模擬
轉子動力學系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉子動力學系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉子動力學系列（二）：不平衡響應分析
轉子動力學系列（一）：臨界轉速與坎貝爾圖
展開 本期將著重闡述兩個問題，從工程的角度，匯總下汽輪發電機組影響轉子臨界轉速的因素有哪些，以及機組臨界轉速現場如何測量確定。
下圖為哈電集團研制的60萬千瓦空冷汽輪機組，汽輪發電機組完整呈現在我們面前，蔚為壯觀！
下圖為采用轉子-軸承動力學分析軟件DyRoBeS對某機組軸系建立的有限元模型
一、影響汽輪發電機組轉子臨界轉速有哪些因素？
轉子的臨界轉速除取決于轉子本身的結鉤、尺寸、材質等，還受軸承的位置、形式和工作條件等因素影響。
轉子溫度變化對臨界轉速的影響。轉子的溫度沿轉子軸向是變化的，溫度的變化引起轉子材料彈性模量沿轉子軸向變化。轉子的臨界轉速與轉子的彈性模量的平方根成正比。因此，轉子溫度的變化引起彈性模量的變化從而引起轉子臨界轉速的變化。
轉子結構形式對臨界轉速的影響。葉輪裝在軸上，使軸剛度有一定程度增加，因而提高了轉子的臨界轉速。
展開 01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態分析
一階彎曲
二階彎曲
三階彎曲
四階彎曲
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
solid.zip
06 如需更多細節，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
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轉子動力學ansys仿真流程方法
工程中的回轉機械，如渦輪機、電機等，在運轉時經常由于轉軸的彈性轉子偏心而發生橫向彎曲振動。當轉速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉子發生激烈振動的特定轉速稱為臨界轉速。工程師要做的就是查找轉子系統的臨界轉速，從而將系統修改轉速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉速。
要獲取臨界轉速，那么ansys軟件就可以根據模型來計算臨界轉速
旋轉部件是燃氣渦輪機、渦輪增壓器、泵、壓縮機、發電機和電動機等機器中的重要部件。設計這樣的部件需要研究它的臨界轉速，就是使系統的振幅變得很大的速度，通常會導致故障。這篇文章讓我們通過使用 COMSOL Multiphysics? 軟件創建的轉子軸承系統模擬器，來探討如何找到各種轉子的臨界轉速。
什么是轉子的臨界轉速？
臨界轉速是指轉子的角速度與它的一個固有頻率相匹配。然而，找到靜止轉子的固有頻率還不足以確定臨界轉速
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
下面通過案例來一起學習一下ANSYS求解單盤轉子臨界轉速。
轉子動力學為固體力學的分支。 主要研究轉子-支承系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，尤其是研究接近或超過臨界轉速運轉狀態下轉子的橫向振動問題。轉子是渦輪機、電機等旋轉式機械中的主要旋轉部件。
運動方程為：
轉子動力學系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應用
1.例子
如圖剛性支撐單圓盤轉子，圓盤質量m=20kg，半徑R=120mm，轉軸的跨度l=750mm，
1. 振型
2. 坎貝爾圖
01 模型和網格見附件
02 定義約束，定義為軸承支承，約束繞軸旋轉自由度
03 進行模態分析
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
06 如需更多細節，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solidb.zip
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02 定義約束，定義為彈性支承，
03 進行模態分析
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
06 如需更多細節，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solid2.zip
01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態分析
一階彎曲
二階彎曲
三階彎曲
四階彎曲
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
solid.zip
01 模型和網格見附件
02 定義約束（轉子是剛性支承，避開扭轉模態），所以定義為簡支，約束繞軸旋轉的自由度。
03 進行模態分析。
一階彎曲
二階彎曲
三階彎曲
四階彎曲
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05 查看campbell圖，提取臨界轉速
beam and mass
