ansys轉子軸模態計算的案例
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 電機轉子臨界轉速的計算程序（模態分析）
1，29為兩個端點，為軸承處
D,1,UY
D,1,UZ
D,29,UX
D,29,UY
D,29,UZ
以下采用gui操作，模態擴展為四階
ansys計算結果和理論計算誤差為0.33%
沒有考慮陀螺效應，不知道對不對，請高手指點。
2-9 基于matlab的傳遞矩陣計算軸的模態 ￥12.2
基于matlab的傳遞矩陣計算軸的模態，包括模態頻率和模態振型，可設置軸的結構參數。程序已調通，可直接運行。
基于ANSYS-Workbench的軸和軸承座模態分析
基于ANSYS-Workbench的軸和軸承座模態分析.pdf
采用 UG、HyperMesh 和 ANSYS 的齒輪軸模態分析
齒輪軸有限元模型如圖2 所示。其中，材料參數為: 彈性模量E =210GPa，泊松比μ =0． 3，密度ρ =7． 8 ×103kg /m3。
5 基于ANSYS 的齒輪軸模態分析
將在HyperMesh 中得到的齒輪軸有限元模型通過HyperMesh 與ANSYS 的專業接口導入到ANSYS 中，定義分析類型為模態分析，在分析選項設置中確定要分析的模態數目及所采用的模態分析方法，添加約束，利用ANSYS 求解并擴展模態。
ANSYS 提供了如下7 種模態提取方法: BlockLancozos 法、子空間法、PowerDynamics 法、縮減法、非對稱法、阻尼法和QR 阻尼法。綜合分析各種提取方法的特點，本文采用Block Lancozos 法求解齒輪軸模型的固有頻率和振型。
由于齒輪軸在實際工作中并非處于自由狀態，而是裝在機體內，處于約束狀態。因此，根據齒輪軸的實際工作狀態，對圖1b 所示的面A 添加徑向及軸向自由度約束，對面B 添加徑向自由度約束。在理論與實踐中均發現，結構的低階模態對結構的振動影響較大，在進行結構模態分析時，常常只需要知道前幾階固有頻率和振型，而不必求出全部固有頻率和振型。因此在本次計算中只提取了齒輪軸的前9 階模態。
6 結果分析
從模態頻率可以看出，第1 階模態的頻率接近于0，即所謂的剛體模態。因此真正意義上的模態應該是從第2 階開始的模態。表1 所示為齒輪軸前9 階非零模態頻率和振型描述，圖3 所示為第1、4、5 階非零模態振型圖。
為驗證有限元模態分析結果的正確性，對該齒輪軸進行了約束狀態下的模態試驗，齒輪軸模態分析測試系統示意圖如圖4 所示。試驗設備包括激振器、加速度傳感器、電荷放大器、數據采集器和ME'scope 模態分析軟件。
展開 ANSYS中的轉子動力學計算
最近看到安世亞太的雷先華寫的一篇文章,介紹了ANSYS轉子動力學的計算功能.較有啟發性.
轉子動力學是固體力學的一個重要分支，已主要研究旋轉機械的「轉子一支承」，系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，其主要研究內容有兒個方面 :臨界轉速、動力響應、穩定性、動平衡技術和支承設計。在旋轉機械研究設計中，轉子動力學的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統的轉子動力學分析采用傳遞矩陣方法進行，由于將大量的結構信急簡化為極為簡單的集中質量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準確度；而有限元在處理轉子動力學問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉子的「陀螺效應」一直是制約轉子動力學有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應」影響的問題，而且陀螺效應的考慮不受計算模型上的限制，使得轉子動力學有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉子動力學計算功能進行簡要介紹。
ANSYS中的轉子動力學計算.pdf
展開 基于ANSYS WORKBENCH2023R1的軸模態以及諧響應分析 ￥30
基于ANSYS WORKBENCH2023R1的軸模態以及諧響應分析
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『轉貼』ANSYS 中的轉子動力學計算
作者：雷先華（安世亞太）
前言：
轉子動力學是固體力學的一個重要分支，已主要研究旋轉機械的「轉子一支承」，系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，其主要研究內容有兒個方面:臨界轉速、動力響應、穩定性、動平衡技術和支承設計。在旋轉機械研究設計中，轉子動力學的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統的轉子動力學分析采用傳遞矩陣方法進行，由于將大量的結構信急簡化為極為簡單的集中質量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準確度；而有限元在處理轉子動力學問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉子的「陀螺效應」一直是制約轉子動力學有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應」影響的問題，而且陀螺效應的考慮不受計算模型上的限制，使得轉子動力學有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉子動力學計算功能進行簡要介紹。
展開 ANSYS中的轉子動力學計算
轉子動力學是固體力學的一個重要分支，已主要研究旋轉機械的「轉子一支承」，系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，其主要研究內容有兒個方面:臨界轉速、動力響應、穩定性、動平衡技術和支承設計。在旋轉機械研究設計中，轉子動力學的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統的轉子動力學分析采用傳遞矩陣方法進行，由于將大量的結構信急簡化為極為簡單的集中質量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準確度；而有限元在處理轉子動力學問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉子的「陀螺效應」一直是制約轉子動力學有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應」影響的問題，而且陀螺效應的考慮不受計算模型上的限制，使得轉子動力學有限元分析變得簡單高效。
ANSYS中的轉子動力學計算.pdf
展開 ANSYS 14.0轉子動力學計算
http://blog.sina.com.cn/s/blog_62b4519d01011tf5.html
ansys 14.0中對轉子動力學計算進行了加強,主要在轉子建模（梁單元），分析設置，坎貝爾圖繪制等方面進行了加強，使得ansys在進行轉子動力學計算的過程中更為簡單，使得計算更為友好。
雖然在14版本中ansys的轉子動力學計算更為簡單，但是相對于samcef等軟件在操作方面還是有一定的差距。另一方面對于習慣使用命令流的人來說，上述上述改善基本等于沒有效果。并且對于復雜轉子，比如各段材料屬性不同，軸承的建模等還是需要借助命令流來實現。
1. 轉子建模的加強，直接通過txt文件導入，轉子模型
4. 借助“critspeedmap”命令繪制臨界轉速隨軸承剛度變化關系圖
展開 ANSYS Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
ANSYS Workbench模塊中對于電場的計算現在只能計算電流傳導場。今天為大家貢獻一個自己制作的二維軸對稱結構的電場計算視頻，為大家提供參考。 模型也比較簡單，初入門的朋友們可以用來學習。希望大家可以提出寶貴的批評意見。(其實本人對于經典模塊較為熟悉，但是由于本人只會APDL不用GUI，導致了無法錄制視頻。所以只能貼一個WB版本的了。)
1 模型：
模型為來自于靜電除塵中裝置中的帶電部分。結構上為內外雙層金屬圓環，內層的環為1000V高電位，外層環為0V地電位。完整的三維模型圖見2樓”三維結構“
由于模型軸對稱，載荷軸對稱，因此可以簡化為二維軸對稱問題的求解。一般三維問題嫩郭建華成二維問題，則瑩盡量簡化。三維計算中由于網格不一定嚴格規整，計算精度也許會降低。
模型是用AutoCAD建立，然后生成面域，輸出為SAT格式的文件。
然后打開workbench，把Electrica模塊拖拽過來，導入之前的sat文件。
在導入workbench中之后進行了簡單的處理。二維軸對稱計算的時候一定要注意，模型對稱軸必須是Y軸，而且模型必須全部在X的正半軸才可以。同時，由于金屬是等電位的，內部沒有電流流過，所以可以不建立實體模型，有外輪廓就可以了。所以最后的二維模型其實就只有空氣了。
見2樓”二維模型“
視頻里我的空氣建立的有些大了，當初隨手畫的。電場計算的時候空氣域一定要建立的足夠大才可以保證電場的精度的，本人一般建立為5-8倍的最大外徑，當然，這個具體的尺寸有興趣的朋友們可以去驗證一下的。
2 材料參數：
添加材料“air”，定義電阻率1e20。
3 網格
圓環的部分，尤其是內層圓環的部分網格要平滑，因為高電位的尖角形狀會造成電場集中。
展開 
【原創經驗貼】利用ANSYS計算二維軸對稱結構電場
計算完檢查一下最大場強發生的位置，如果此處是一個畸形單元，那么由此產生的E不用說也是沒有意義的，而最大場強又是電場計算中比較關注的方面，所以需要注意。
加載：
電場中加載比較簡單，總體上有高電位、低電位、懸浮電位；用D命令加載即可；懸浮電位需要耦合所有節點電位自由度；
求解：
個人對于差值之類的數值問題不是甚懂，一般使用默認求解器。
下面附上一個初級的簡單小例子的命令流
模型描述：
軸對稱模型，左側為導體，右側為介質；
交流電場：工程中需要計算的交流電場均為電準靜態場，可以使用靜電場的方法來求解。求解時只需要定義材料的介電常數；
直流電場：直流電場為電流傳導場，電壓和電阻成正比，只需要定義介質電阻率；
命令：
直流：
/prep7
!定義單元和材料
et,1,plane230
mp,rvsx,1,1e10
mp,rvsx,2,2e-8
!建模
mat,2
rectng,0,0.1,0,2
mat,1
rectng,0.1,1,0,2
aglue,all
!網格
esize,0.05
amesh,all
alls
!加載
/solu
lsel,s,,,6
dL,all,,volt,0
lsel,s,,,2,4,2
dl,all,,volt,1
alls
!求解
solve
交流：
/finish
ET,1,plane121
MP,PREX,1,3
MP,PREX,2,2000
/solu
solve
計算后得到的直流和交流下的結果圖雖然都和第二幅圖差不多，但是兩個場域的決定因素和控制方程是不一樣的。
展開 ANSYS流固耦合模態分析計算方法
模態分析的單元
在使用ANSYS計算結構在水中的模態時，FIUID29、FIUID30單元分別用來模擬二維和三維流體部分，相應的結構模型則利用PLANE42、SOIID45等單元來構造，其中，PLANE42和SOLID45單元用來構造二維和三維結構模型。采用三維模型，流體選用FIUID30單元，結構則采用SOLID45單元。
FLUID30是流體聲單元，用于模擬流體介質及流固耦合問題。該單元有8個節點，每個節點上有4個自由度，分別是X、Y、Z 3個方向的位移自由度和1個壓力自由度，為各向同性材料。輸入材料屬性時，需要輸入流體的材料密度(作為DENS輸入)，及流體聲速(作為S0NC輸入)，流體粘性產生的損耗效應忽略不計。
SOIID45單元用于構造三維實體結構。單元通過8個節點來定義，每個節點有3個沿著X、Y、Z方向平移的自由度。
在利用ANSYS建模分析時，流場域單元屬性分為2種，由KEYOPT(2)(指定流體和結構分界處結構是否存在)控制，在流固耦合交界面上的單元KEYOPT(2)=0，表示分界面處有結構，其他流體單元KEYOPT(2)=1，表示分界面處無結構。流體一結構分界面應通過面載荷標志出來，指定FSI label(不需數值)可以把分界面處的結構運動和流體壓力耦合起來，分界面標志必須在分界面處的流體單元標出。
模態分析的步驟
1)建立流體單元的實體模型。建立流體模型，首先需要確定流體域的范圍，針對這個問題，假定固體結構周圍只有有限范圍的流體，數值實驗表明，當流體區域足夠大時，這一假定的結果與假定流體為無限邊界流體的結果的誤差應小于1%。一般情況下可以取流體區域的半徑為固體結構半徑(其中矩形截面取其邊長的1／2作為半徑)的5倍以上。
展開 利用ANSYS 命令流計算二維軸對稱電場（個人經驗貼）
計算完檢查一下最大場強發生的位置，如果此處是一個畸形單元，那么由此產生的E不用說也是沒有意義的，而最大場強又是電場計算中比較關注的方面，所以需要注意。
加載：
電場中加載比較簡單，總體上有高電位、低電位、懸浮電位；用D命令加載即可；懸浮電位需要耦合所有節點電位自由度；
求解：
個人對于差值之類的數值問題不是甚懂，一般使用默認求解器。
下面附上一個初級的簡單小例子的命令流
模型描述：
軸對稱模型，左側為導體，右側為介質；
交流電場：工程中需要計算的交流電場均為電準靜態場，可以使用靜電場的方法來求解。求解時只需要定義材料的介電常數；
直流電場：直流電場為電流傳導場，電壓和電阻成正比，只需要定義介質電阻率；
命令：
直流：
/prep7
!定義單元和材料
et,1,plane230
mp,rvsx,1,1e10
mp,rvsx,2,2e-8
!建模
mat,2
rectng,0,0.1,0,2
mat,1
rectng,0.1,1,0,2
aglue,all
!網格
esize,0.05
amesh,all
alls
!加載
/solu
lsel,s,,,6
dL,all,,volt,0
lsel,s,,,2,4,2
dl,all,,volt,1
alls
!求解
solve
直流：
/finish
ET,1,plane121
MP,PREX,1,3
MP,PREX,2,2000
/solu
solve
計算后得到的直流和交流下的結果圖雖然都和第二幅圖差不多，但是兩個場域的決定因素和控制方程是不一樣的。
展開 【ansys電磁實例-基礎】Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
原帖子鏈接見http://forums.caenet.cn/showtopic-538877.aspx
