ansys轉(zhuǎn)子與靜子約束的案例
轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 臨界轉(zhuǎn)速 軸承
轉(zhuǎn)子動力學(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。當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某個特定值時(shí)，振幅會突然加大，振動異常激烈，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個特定值時(shí)，振幅又會很快減小。使轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈振動的特定轉(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)置對稱選項(xiàng)，如下圖所示。默認(rèn)的模型不會出現(xiàn)對稱的設(shè)置，需要選中model狀態(tài)下插入對稱、接觸、遠(yuǎn)端點(diǎn)等選項(xiàng).
設(shè)置好之后在對稱目錄下插入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.
表示二維軸對稱的操作方式的選項(xiàng)如下圖所示，設(shè)置坐標(biāo)和對稱軸及平面數(shù)量。
展開 ANSYS Workbench 轉(zhuǎn)子動力學(xué)：單盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速
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)測點(diǎn)的振動幅值作為轉(zhuǎn)速和頻率的函數(shù)，將整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)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(biāo)表示轉(zhuǎn)速，縱坐標(biāo)表示頻率，其中強(qiáng)迫振動部分，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幅值的大小，而自由振動部分則呈現(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 轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速 ￥49
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里面查看各個轉(zhuǎn)子的坎貝爾圖，由于多個轉(zhuǎn)子之間相互耦合作用，會出現(xiàn)較多與轉(zhuǎn)速無關(guān)的振動模態(tài)，讀者亦可手動提取關(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 轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析 ansys 命令流 ￥15
這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。
頻率
附件為帶彈簧的轉(zhuǎn)子動力學(xué)命令流。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算
最近看到安世亞太的雷先華寫的一篇文章,介紹了ANSYS轉(zhuǎn)子動力學(xué)的計(jì)算功能.較有啟發(fā)性.
轉(zhuǎn)子動力學(xué)是固體力學(xué)的一個重要分支，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、平衡和穩(wěn)定性問題，其主要研究內(nèi)容有兒個方面 :臨界轉(zhuǎn)速、動力響應(yīng)、穩(wěn)定性、動平衡技術(shù)和支承設(shè)計(jì)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械研究設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子動力學(xué)的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(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)子動力學(xué)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(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)子動力學(xué)有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算功能進(jìn)行簡要介紹。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算.pdf
展開 ANSYS 轉(zhuǎn)子動力學(xué)指導(dǎo)
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part2.rar
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part1.rar
基于ansys的電機(jī)轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析
基于ansys的電機(jī)轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析
此文使用BEAM188單元模擬轉(zhuǎn)子的軸，使用MASS21單元模擬轉(zhuǎn)子，使用COMBI模擬軸承建立了電子轉(zhuǎn)子的有限元模型，并且進(jìn)行了諧響應(yīng)分析找出了兩個共振點(diǎn)分別是162Hz和240Hz，得出ansys可以很好的解決轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。
文章地址：http://www.docin.com/p-54444168.html#
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算
轉(zhuǎn)子動力學(xué)是固體力學(xué)的一個重要分支，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、平衡和穩(wěn)定性問題，其主要研究內(nèi)容有兒個方面:臨界轉(zhuǎn)速、動力響應(yīng)、穩(wěn)定性、動平衡技術(shù)和支承設(shè)計(jì)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械研究設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子動力學(xué)的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(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)子動力學(xué)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(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)子動力學(xué)有限元分析變得簡單高效。
ANSYS中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算.pdf
展開 ANSYS WORKBENCH中關(guān)于轉(zhuǎn)子動力學(xué)的新功能介紹
圖3 坎貝爾圖
參考
^轉(zhuǎn)子動力學(xué)ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 臨界轉(zhuǎn)速 軸承 https://www.yqgqt.org.cn/post/1913385
ANSYS 14.0轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算
http://blog.sina.com.cn/s/blog_62b4519d01011tf5.html
ansys 14.0中對轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算進(jìn)行了加強(qiáng),主要在轉(zhuǎn)子建模（梁單元），分析設(shè)置，坎貝爾圖繪制等方面進(jìn)行了加強(qiáng)，使得ansys在進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算的過程中更為簡單，使得計(jì)算更為友好。
雖然在14版本中ansys的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)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(xí)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(fù)雜轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)。
1. 轉(zhuǎn)子建模的加強(qiáng)，直接通過txt文件導(dǎo)入，轉(zhuǎn)子模型
4. 借助“critspeedmap”命令繪制臨界轉(zhuǎn)速隨軸承剛度變化關(guān)系圖
展開 基于ANSYS的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
本文對ＡＮＳＹＳ的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算功能及理論基礎(chǔ)進(jìn)行說明，在此基礎(chǔ)上通過一個簡單算例將ＡＮＳＹＳ實(shí)體單元建模獲得的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與集中參數(shù)模型所得的結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了實(shí)體單元分析的有效性。最后通過一個復(fù)雜實(shí)例說明轉(zhuǎn)子動力學(xué)實(shí)體單元建模的應(yīng)用。
基于ANSYS的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析.pdf
『轉(zhuǎn)貼』ANSYS 中的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算
作者：雷先華（安世亞太）
前言：
轉(zhuǎn)子動力學(xué)是固體力學(xué)的一個重要分支，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、平衡和穩(wěn)定性問題，其主要研究內(nèi)容有兒個方面:臨界轉(zhuǎn)速、動力響應(yīng)、穩(wěn)定性、動平衡技術(shù)和支承設(shè)計(jì)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械研究設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子動力學(xué)的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(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)子動力學(xué)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(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)子動力學(xué)有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算功能進(jìn)行簡要介紹。
展開 瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析ANSYS APDL ￥10
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)量不平衡激勵下的瞬態(tài)動力學(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
ro_shaft = 0.01
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md = 16.47
id = 9.427e-2
ip = 0.1861
kxx = 2.0e+5
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beta = 2.e-4
! ** material = steel
mp,ex,1,2.0e+11
mp,nuxy,1,.3
mp,dens,1,7800
! ** elements types
et,1,188
sect,1,beam,csolid
secdata,ro_shaft,20
et,2,21
r,2,md,md,md,id,id,ip
et,3,14,,1
r,3,kxx,beta*kxx
et,4,14,,2
r,4,kyy,beta*kyy
! ** shaft
type,1
secn,1
mat,1
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k,2,,,length
l,1,2
lesize,1,,,9
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! ** disk
type,2
real,2
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! ** bearing
n,21,-0.05,,2*length/3
type,3
real,3
e,8,21
type,4
real,4
e,8,21
! ** constraints
dk,1,ux,,,,uy
dk,2,ux,,,,uy
d,all,uz
d,all,rotz
d,21,all
finish
展開 ANSYS知識普及3——約束方程（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
本人準(zhǔn)備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
（打個小廣告）
聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網(wǎng)上；
2、如侵犯知識產(chǎn)權(quán)，請聯(lián)系ANSYS專家本人或者技術(shù)鄰，我將第一時(shí)間刪除。
小技巧：加本人關(guān)注，可以及時(shí)觀看本人發(fā)布的技術(shù)貼
約束方程提供了比耦合更通用的聯(lián)系自由度的方法。有如下形式：
這里U（I）是自由度，N是方程中項(xiàng)的編號。
如何生成約束方程
1. 直接生成約束方程
直接生成約束方程：
命令：CE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Constraint Eqn
下面為一個典型的約束方程應(yīng)用的例子，力矩的傳遞是由BEAM3單元與PLANE42單元（PLANE42單元無平面轉(zhuǎn)動自由度）的連接來完成的：
o 圖12-1建立旋轉(zhuǎn)和平移自由度的關(guān)系
如果不用約束方程則節(jié)點(diǎn)2處表現(xiàn)為一個鉸鏈。
展開 ANSYS約束方程的施加與分析
下面分析一個具體的問題，模型如下圖所示：
對于該模型，節(jié)點(diǎn)5雖然為公用節(jié)點(diǎn)，但是兩端的彎矩與實(shí)體單元的彎矩并不耦合，因此需要人為的構(gòu)建約束方程，現(xiàn)假定實(shí)體單元劃分為四份，連接面的節(jié)點(diǎn)編號 如上圖所示，根據(jù)約束方程的定義，需要為此模型定義三個約束方程用以控制三個方向的自由度，下面給出一個5號節(jié)點(diǎn)ROTz約束方程示例：
該方程根據(jù)1、2節(jié)點(diǎn)的水平和豎向位移差值之比定義5節(jié)點(diǎn)ROTz的轉(zhuǎn)動自由度，因此約束方程可以改寫為標(biāo)準(zhǔn)方程：
采用ANSYS命令流表示為：
CE,1,0,2,UX,1,1,UX,-1,5,ROTZ,NY(2)-NY(1)
在實(shí)際模型中，如果不確定具體的節(jié)點(diǎn)編號可以使用內(nèi)置函數(shù)命令NNEAR獲取最近節(jié)點(diǎn)即可，相應(yīng)的有限元模型如下圖所示：
模型建立后，定義相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)約束方程，本模型中定義了中心節(jié)點(diǎn)三個方向的約束方程，方程定義采用上述的方法，定義完成如下圖所示：
施加荷載并求解，可以看出在定義了約束方程的模型中分析正常，下圖給出了梁的彎矩圖與理論分析一致：
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