ansys轉(zhuǎn)子與靜子約束
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys轉(zhuǎn)子與靜子約束的視頻教程
基于ANSYS的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的仿真分析計(jì)算
基于ANSYS的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的仿真分析計(jì)算
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ANSYS-WorkBench教程 雙盤轉(zhuǎn)子初步參數(shù)化設(shè)計(jì)
講解最基礎(chǔ)參數(shù)化設(shè)計(jì)的操作，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高參考
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ansys轉(zhuǎn)子與靜子約束的實(shí)例教程
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機(jī)械，如渦輪機(jī)、電機(jī)等，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個(gè)特定值時(shí)，振幅會(huì)突然加大，振動(dòng)異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個(gè)特定值時(shí)，振幅又會(huì)很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。
那么如何進(jìn)行坎貝爾圖的計(jì)算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計(jì)算臨界轉(zhuǎn)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(zhì)量點(diǎn)來計(jì)算。
第二種為三維實(shí)體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對(duì)稱模型，所以默認(rèn)的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質(zhì)量點(diǎn)。
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(jì)算量能夠顯著的減少，加快計(jì)算速度，但是結(jié)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(tài)分析來進(jìn)行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進(jìn)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(tài)分析模塊，設(shè)置對(duì)稱選項(xiàng)，如下圖所示。默認(rèn)的模型不會(huì)出現(xiàn)對(duì)稱的設(shè)置，需要選中model狀態(tài)下插入對(duì)稱、接觸、遠(yuǎn)端點(diǎn)等選項(xiàng).
設(shè)置好之后在對(duì)稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨(dú)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(jì)算量.
表示二維軸對(duì)稱的操作方式的選項(xiàng)如下圖所示，設(shè)置坐標(biāo)和對(duì)稱軸及平面數(shù)量。
展開 通常，離心壓縮機(jī)軸的額定工作轉(zhuǎn)速n或者低于轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，n1，或者介于一階臨界轉(zhuǎn)速n1與二階臨界轉(zhuǎn)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(jiān)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)幅值作為轉(zhuǎn)速和頻率的函數(shù)，將整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的全部分量的變化特征表示出來，在坎貝爾圖中橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)表示頻率，其中強(qiáng)迫振動(dòng)部分，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)的頻率成分，呈現(xiàn)在以原點(diǎn)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(hào)幅值的大小，而自由振動(dòng)部分則呈現(xiàn)在固定的頻率線上。
遠(yuǎn)端位移——Remote displacement 可以進(jìn)行位移和角度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對(duì)進(jìn)行控制,即在remote displacement作用位置上產(chǎn)生接觸單元,作用點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)控制功能的節(jié)點(diǎn),遠(yuǎn)端位移通過約束節(jié)點(diǎn),然后將約束的具體數(shù)值分配給作用位置上。
下面通過案例來一起學(xué)習(xí)一下ANSYS求解單盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。
展開 多軸轉(zhuǎn)子分析與獨(dú)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(dòng)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(gè)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(duì)此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析和臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。(注：本例引用《ANSYS結(jié)構(gòu)動(dòng)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(dāng)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(gè)轉(zhuǎn)子的坎貝爾圖，由于多個(gè)轉(zhuǎn)子之間相互耦合作用，會(huì)出現(xiàn)較多與轉(zhuǎn)速無關(guān)的振動(dòng)模態(tài)，讀者亦可手動(dòng)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(shí)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(shí)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 這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。
頻率
附件為帶彈簧的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)命令流。
最近看到安世亞太的雷先華寫的一篇文章,介紹了ANSYS轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的計(jì)算功能.較有啟發(fā)性.
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)重要分支，已主要研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械的「轉(zhuǎn)子一支承」，系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的振動(dòng)、平衡和穩(wěn)定性問題，其主要研究內(nèi)容有兒個(gè)方面 :臨界轉(zhuǎn)速、動(dòng)力響應(yīng)、穩(wěn)定性、動(dòng)平衡技術(shù)和支承設(shè)計(jì)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械研究設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的性能分析是極其重要的一個(gè)方面。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析采用傳遞矩陣方法進(jìn)行，由于將大量的結(jié)構(gòu)信急簡化為極為簡單的集中質(zhì)量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準(zhǔn)確度；而有限元在處理轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，可以很好地兼顧模型的完整性和計(jì)算的效率，但多年來轉(zhuǎn)子的「陀螺效應(yīng)」一直是制約轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動(dòng)力特性分析中「陀螺效應(yīng)」影響的問題，而且陀螺效應(yīng)的考慮不受計(jì)算模型上的限制，使得轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限元分析變得簡單高效。
本文對(duì)ANSYS的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算功能進(jìn)行簡要介紹。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算.pdf
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ansys轉(zhuǎn)子與靜子約束的最新內(nèi)容
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力仿真
1.模型包含電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸
2.轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸施加過盈接觸配合
3.轉(zhuǎn)軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評(píng)估轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力和變形情況
5.參考時(shí)請(qǐng)考慮仿真模型與實(shí)際模型存在的偏差
局部結(jié)構(gòu)耦合約束方法一般有三種，局部剛性方法（CERIG），節(jié)點(diǎn)耦合方法（CP），還有一個(gè)就是今天要重點(diǎn)講述的載荷傳導(dǎo)方法（RBE3）。這三種方法是有一些區(qū)別的，下面具體介紹一下。
一、局部剛性方法（CERIG）
局部剛性方法（CERIG）筆者之前的文章詳細(xì)介紹過，并給出了具體算例。此方法是將一個(gè)master節(jié)點(diǎn)和多個(gè)slave節(jié)點(diǎn)耦合成一個(gè)剛性區(qū)域。約束或載荷施加到master
不平衡響應(yīng)分析在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性分析中非常重要，它提供給我們兩個(gè)信息，一個(gè)是峰值轉(zhuǎn)速的大小，也稱作臨界轉(zhuǎn)速，另一個(gè)信息是過臨界時(shí)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)。
對(duì)于基于一維梁單元的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡響應(yīng)，在ANSYS WORKBENCH中一般是使用Harmonic Response模塊進(jìn)行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)選擇打開科氏效應(yīng)（coriolic effect)時(shí)，
除了一些轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)專業(yè)軟件（比如SAMCEF ROTOR,DYROBES,MADYN2000等）以外，大型綜合軟件比如MSC NASTRAN、ANSYS也可以用于轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算，常見的臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計(jì)算均可計(jì)算。
ANSYS經(jīng)典版本可滿足臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計(jì)算。一般使用一維模型計(jì)算，比如轉(zhuǎn)子使用BEAM188梁單元，軸承使用combi214
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)ansys仿真流程方法
工程中的回轉(zhuǎn)機(jī)械，如渦輪機(jī)、電機(jī)等，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)常由于轉(zhuǎn)軸的彈性轉(zhuǎn)子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個(gè)特定值時(shí)，振幅會(huì)突然加大，振動(dòng)異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個(gè)特定值時(shí)，振幅又會(huì)很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動(dòng)的特定轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程師要做的就是查找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，從而將系統(tǒng)修改轉(zhuǎn)速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉(zhuǎn)速。
要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速
在機(jī)械中，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平移是最常見的運(yùn)動(dòng)形式，而其中定軸轉(zhuǎn)動(dòng)則出現(xiàn)的頻率更高。
對(duì)于定軸轉(zhuǎn)動(dòng)而言，當(dāng)軸上安裝的齒輪，鏈輪等存在偏心時(shí)，出現(xiàn)動(dòng)反力，導(dǎo)致振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，降低了軸承的壽命。尤其當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速增加接近軸的臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸可能會(huì)共振而斷裂。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中，這類問題有著重要的地位。
這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。
該命令流為計(jì)算單轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)在加速運(yùn)行過程中，受質(zhì)量不平衡激勵(lì)下的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。可以準(zhǔn)確計(jì)算出在共振轉(zhuǎn)速下的峰值及彎曲應(yīng)變能情況。給出了詳細(xì)的表加載轉(zhuǎn)速和不平衡力的方法，可供參考。
/prep7
! ** parameters
length = 0.4
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md = 16.47
id = 9.427e-2
ip = 0.1861
多軸轉(zhuǎn)子分析與獨(dú)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(dòng)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(gè)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
各企事業(yè)單位：
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分支之一，由于陀螺效應(yīng)，具有其獨(dú)特特性，在高速旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中為不可避免的仿真分析內(nèi)容。本課程基于ANSYS經(jīng)典和Workbench平臺(tái)，為結(jié)構(gòu)分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)專題培訓(xùn)課程。全面系統(tǒng)的講解基于Workbench不同計(jì)算分析模塊完成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的原理，設(shè)置方法和常見問題的處理措施，并通過實(shí)例強(qiáng)化軟件的使用幫助設(shè)計(jì)人員解決具體的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等計(jì)算分析問題
