ansys轉子動力學建模的案例
基于ANSYS APDL 轉子動力學建模及動力學分析，包括坎貝爾圖，瞬態分析等 ￥15
模型
坎貝爾圖
瞬態分析某點的軌跡圖
附件包括：轉子的建模文件zhu1，及轉子動力學模態、考慮預應力的轉子動力及瞬肪分析的命令流doc文件。
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 ANSYS Workbench 轉子動力學：單盤轉子臨界轉速
轉子是各種轉動機械中轉動部件的力學通稱。轉子動力學是一門應用性學科，它研究轉子的各種動力學特性和動力學現象，是轉動機械動力學問題的核心內容。主要研究轉子-支承系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性的問題，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。
轉子動力學的研究內容主要有以下5個：
臨界轉速
通過臨界轉速的狀態
動力響應
動平衡
轉子穩定性
常用術語：
陀螺效應——重力對高速旋轉中的陀螺產生的對支撐點的力矩不會使其發生傾倒，而發生小角度的進動。此即陀螺效應。一言以蔽之，就是物體轉動時的離心力會使自身保持平衡，重力的作用與離心力相比已變得不值一提了。大家如果玩過陀螺就會知道，陀螺在地上旋轉時軸會不斷地扭動，這就是進動。 簡單來說，陀螺效應就是旋轉的物體有保持其旋轉方向（旋轉軸的方向）的慣性。
渦動——轉子正常的旋轉也包含了渦動的概念。例如在不平衡力矩作用下，轉軸發生撓曲變形，轉軸一方面繞其自身軸線自轉，另一方面繞靜平衡位置公轉，此時轉軸的運動實際上是兩種運動的合成。一種是轉軸繞其軸線的定軸轉動，轉動角速度就是旋轉速度w；另一種則是變形的軸線繞其靜平衡位置的空間回轉，回轉角速度仍然是w，后一種的回轉運動就是渦動。
臨界轉速——轉動系統中轉子各微段的質心不可能嚴格處于回轉軸上，因此，當轉子轉動時，會出現橫向干擾，在某些轉速下還會引起系統強烈振動，出現這種情況時的轉速就是臨界轉速。臨界轉速和轉子不旋轉時橫向振動的固有頻率相同，也就是說，臨界轉速與轉子的彈性和質量分布等因素有關。對于具有有限個集中質量的離散轉動系統，臨界轉速的數目等于集中質量的個數；對于質量連續分布的彈性轉動系統，臨界轉速有無窮多個。
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 
案例：Samcef轉子動力學周期對稱性模型建模
Cyclic symmetry model
案例：Samcef轉子動力學周期對稱性模型建模
通過本案例學習，主要掌握在samcef中對于周期對稱性的模型能夠利用簡便方法快速建模分析。案例使用的完整模型為一個關于旋轉軸對稱的圓盤轉子，建模時只需要對其中15度的扇形區域進行建模，然后其24倍的對稱模型就能形成完整圓盤轉子。另外，在samcef中可以完成更為復雜的對稱模型建模，稱為“multi-stage cyclic symmetry”。
通過對15度扇形區域設置材料屬性，網格劃分，可以得到扇形區域的有限元模型。在對零界轉速求解計算時，只需要在epilogue中輸入一定的命令行，就可以對整個圓盤轉子進行臨界轉速分析。如下圖，“We can see that the solver detected 69216 degrees offreedom. As we remember the real 3D structure is made of 24 times thiselementary sector, this means that we are calculating here in a few seconds (53on our computer) a structure corresponding to around 700000 degrees of freedom!!”
具體操作文檔見附件。操作視頻：
http://v.youku.com/v_show/id_XODk4OTY3Nzc2.html
sector.zip
展開 轉子動力學 | 模態分析 附轉子動力學鐘一諤下載
旋轉和靜止部件之間的接觸
下載地址：轉子動力學鐘一諤下載
轉子動力學的簡介及其發展 附轉子動力學顧家柳下載
以往的轉子動力學建模和分析主要是針對地面旋轉機械的，并假設基礎（支承）的剛性足夠大且是固定不動的，但對如航空發動機等機動運動的轉子系統和對一些支承剛度較小的轉子系統，這種假設顯然是不太合理。如對機動飛行中的航空發動機轉子系統的建模和分析，還應計入空間運動的影響。此類問題雖然研究的難度大，但由于對國民經濟發展具有較大的促進應用， 應成為今后研究的重點。
隨著電力、航空、石化等工業的快速發展，旋轉機械向著高轉、重載、輕型化和自動化方向發展，這對轉子動力學發展提出了更高的任務，如旋轉機械的轉子動力學優化設計，轉子—軸承系統振動的主動控制，轉子—軸承系統振性、不平衡相應、瞬態響應，非線性轉子動力學，對轉子系統的臨界轉速分析計算等，都已經成為了轉子動力學研究的重要課題。
下載地址：轉子動力學顧家柳
展開 轉子動力學系列（六）：考慮預應力的轉子動力學分析 ￥29
具體命令流如下：
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 ANSYS 轉子動力學指導
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part2.rar
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part1.rar
轉子動力學系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186） ￥29
4結果對比
剛性支撐時分別用BEAM188和SOLID186單元建模的臨界轉速結果如下
臨界轉速（r/min）
BEM188
SOLID186
1
1268.3
1237.3
2
1352.9
1318.3
3
3432.0
3372.1
4
4542.2
4364.2
5
5126.9
4903.0
6
5448.2
5358.5
因考慮陀螺效應（回轉效應）的單元算法不同、邊界條件難以完全一致、坎貝爾圖采用圖解算法確定臨界轉速等原因，采用BEAM188和SOLID186單元建模得到的計算結果必然存在一定的誤差，但是從振型上看，計算結果是基本一致的。
算例源文件見付費內容
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 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 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 轉子動力學分析 ansys 命令流 ￥15
這類問題在力學中屬于轉子動力學，ANSYS為之提供了專門的支持。
頻率
附件為帶彈簧的轉子動力學命令流。
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 ￥99
** 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
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 