ansys求轉子臨界轉速的案例
ANSYS Workbench 轉子動力學：單盤轉子臨界轉速
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 轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速 ￥49
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 轉子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉子動力學 臨界轉速 軸承
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 工程實際中，臨界轉速影響因素有哪些？怎樣測量確定轉子臨界轉速？
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 
轉子動力學-03三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元）
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
轉子動力學-02雙圓盤轉子的臨界轉速（梁單元+質點單元）
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
beam and mass 2.zip
06 如需更多細節，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
轉子動力學-01單圓盤轉子的臨界轉速（梁單元+質點單元）
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
04 進行轉子動力學分析
05 查看campbell圖，提取臨界轉速
beam mass.zip
轉子動力學-05三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元，滾動軸承）
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
轉子動力學-04三圓盤轉子的臨界轉速（實體單元，彈性支承）
01 模型和網格見附件
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
ANSYS Classic環境下基于BEAM188單元求臨界轉速
使用BEAM188，MASS21和COMBIN14單元建立模型：
施加邊界條件，固定軸承末端，約束軸上節點的繞軸轉動和沿軸移動自由度：
求解并畫campbell圖：
使用GET命令得到臨界轉速和對應進動方向：
二維轉子動力學臨界轉速分析
通過本案例，能夠了解到：
·
Field中二維轉子動力學幾何建模（點，線，面）
·
創建一個簡單的CAE模型并賦予分析數據屬性
·
創建一個柔性體模型
·
創建接地軸承
·
創建限制平移自由度的運動副
·
通過不同的模塊完成對模型的完整分析
·
臨界轉速分析
·
查看結果
youku視頻：http://v.youku.com/v_show/id_XODk3MTYzODQ4.html
轉子動力學系列（一）：臨界轉速與坎貝爾圖 ￥19
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，直徑d=30mm。圓盤到左支點的距離a=l/3=250mm。求該轉子臨界轉速及振型。（摘自《轉子動力學》鐘一諤 1987年 P14頁 ）
剛性支撐單圓盤轉子
2.理論解
僅考慮軸的彎曲不計軸的質量，加上回轉效應時的頻率方程為
通過上述渦動頻率可繪制出坎貝爾圖，圖中的曲線與直線的交點為該轉子的一倍頻臨界轉速，共有三個，故該剛性支撐單圓盤轉子前三階固有頻率為：
2265.09 rpm
2333.85 rpm
8069.16 rpm
3.ANSYS APDL 分析
圓盤采用MASS21單元模擬，轉軸采用BEAM188單元模擬，軸的兩端為簡支約束。其有限元模型如下圖所示，求解可得到各階渦動頻率：
使用plorb命令輸出各階振型軌跡：
使用plcamp命令得到坎貝爾圖：
如上圖得到前三階臨界轉速為：
2263.8rpm
2333.0rpm
8078.1rpm
4.ANSYS Workbench分析
圓盤通過Point Mass模擬，轉軸在DM里面通過直線繪制賦予截面的方式模擬，軸的兩端為簡支約束。
展開 什么是臨界轉速？在 COMSOL 中模擬轉子軸承系統
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。困難在于轉子的固有頻率取決于轉子的角速度。因此，通過考慮旋轉的影響來計算旋轉部件的固有頻率很重要。
我們可以使用 COMSOL 建立一個仿真 App，通過其底層模型來自動考慮這種旋轉的影響，該仿真 App 只顯示重要的設計參數作為輸入。接下來，讓我們來看看如何利用 COMSOL 案例庫中的一個 App 示例：轉子軸承系統模擬器，來找到各種旋轉系統的臨界轉速。
圖中演示了轉子軸承系統模擬器
探索轉子軸承系統模擬器仿真 App
一個典型的轉子系統有三個標準部件：
轉子，也叫軸
圓盤
軸承
一個轉子系統，包含一個轉子（軸）、圓盤和軸承。
大多數情況下，軸是一個實心或空心的圓柱體，上面安裝著各種部件。在轉子動力學術語中，這些安裝的部件通常被稱為圓盤，由于它們與軸相比具有很高的剛度，因此被模擬為剛性物體。在臨界轉速分析中，只有圓盤的慣性是重要的。軸是柔性單元，也有慣性。軸的完整規格需要考慮它的幾何尺寸和材料特性，如楊氏模量、泊松比和密度。軸承是支持軸的部件。這些部件由它們的等效剛度和阻尼系數來描述。
現在，讓我們看看這些信息是如何傳遞給 App 的。在該仿真 App 中，不同的部分用于不同的用途，包括：
輸入數據
評估結果
訪問信息
指定輸入數據的部分是轉子屬性、圓盤、軸承和研究參數。臨界轉速 部分用于評估模擬的轉子的臨界轉速。
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。
用table數組定義軸承剛度，剛度值隨轉速變化，定義之后如何使用這個剛度值求解轉子系統臨界轉速？
我用214單元模擬軸承求解轉子系統的臨界轉速，把剛度設置為轉速的函數，但是把命令流輸入之后ANSYS到了求解部分就自動停止，不進行計算。下面是定義table數組和求解部分的命令流，請前輩指點下錯誤出在哪里。
另外，出問題后我查過file.err里面有一個錯誤提示大意是：omegas missing。
/prep7
l0=1.3
omega1=0
omega2=4000
omega3=8000
kxx1=3.2e6
kxx2=3e6
kxx3=3.5e6
kyy1=8e6
kyy2=8.2e6
kyy3=8.6e6
cx=2e-4
cy=1e-3
*dim,kxx,table,3,1,1,omegas
kxx(1,1)=kxx1,kxx2,kxx3
kxx(1,0)=omega1,omega2,omega3
*dim,kyy,table,3,1,1,zhuansu
kxx(1,1)=kyy1,kyy2,kyy3
kxx(1,0)=omega1,omega2,omega3
et,1,185,,2
et,2,214
keyopt,2,3,1
et,3,214
keyopt,3,3,1
et,4,21
r,1
r,2,%kxx%,%kxx%,,,cx,cx
r,3,%kyy%,%kyy%,,,cy,cy
/solu
nmod=10
antype,modal
modopt,qrdamp,nmod,,,on
mxpand,nmod,,,yes
coriolis,on,,,on
*do,i,1,3
omega,,,rotation(i,1)*2*acos(-1)/60
solve
*enddo
finish
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