不平衡響應分析的案例
超高速大功率電動機軸系不平衡響應分析
3.1 轉子-軸承系統不平衡響應計算模型
轉子-軸承系統動力學方程為:
式中，ω—旋轉頻率; M1，K1，G1—整體質量矩陣、剛度矩陣和回轉矩陣; cij，kij( i，j = 1，2) —整體油膜等效阻尼和剛度矩陣; U1，2—系統位移向量，即
文中其余繁復的公式就不寫了。我們主要看貼近工程應用的部分。
3.2 不平衡量計算
加不平衡質量時，根據國際標準《旋轉剛體的平衡質量》，取平衡等級G3.2。
e × ω = 3.2
式中，e—旋轉部件的偏心距; ω—旋轉部件的角速度。在主機本體和勵磁機鐵心位置加載相應的不平衡量，計算了三個軸承位置的最大振動響應，計算結果見表4。
4. 結束語
本文采用DyRoBeS轉子動力學分析軟件對長輸管線壓縮機20MW 級高速變頻防爆電動機項目軸系進行臨界轉速計算和不平衡響應分析，得到以下結論:
(1) 為保證計算結果的準確性，需對電機軸系進行合理的簡化，簡化過程中需考慮軸本體月牙槽和3#軸承抬高量的影響。
展開 轉子動力學-07三圓盤轉子的不平衡響應（錯誤示例，不考慮陀螺效應）
本文是示例常見錯誤，正確示例為：轉子動力學-06三圓盤轉子的不平衡響應
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 施加不平衡激勵
04 查看位移頻響
注意這是沒考慮轉速影響的不平衡響應分析，是錯誤的。結合作者上一個示例，讀者可以看出其中的區別
如需更多細節，請聯系郵箱 leslie_wj@163.com，或者微信leslie_wj
solidb.zip
ANSYS WORKBENCH中關于轉子動力學的新功能介紹-不平衡響應
不平衡響應分析在轉子動力學特性分析中非常重要，它提供給我們兩個信息，一個是峰值轉速的大小，也稱作臨界轉速，另一個信息是過臨界時轉子-軸承系統響應。
對于基于一維梁單元的轉子-軸承系統不平衡響應，在ANSYS WORKBENCH中一般是使用Harmonic Response模塊進行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實現的。當選擇打開科氏效應（coriolic effect)時，在分析設置中一般選用solution method:full進行計算分析。
對于基于二維軸對稱諧波單元的轉子-軸承系統不平衡響應來說，同樣使用的是Harmonic Response模塊進行的。不同的是需要在Model下插入symmetry,如同在計算臨界轉速時的設置一樣，見圖1和圖2.
圖1 諧響應分析中插入symmetry
圖2 設置general axisymmetry參數
和基于一維梁單元的轉子-軸承不平衡響應中一樣，不平衡量是通過插入rotating force來實現的，見圖3.
圖3 不平衡量施加
完成以上設置后就可進行不平衡響應計算，后續可查看頻率響應曲線，見圖4.
圖4 頻率響應曲線
展開 轉子動力學系列（二）：不平衡響應分析 ￥49
求該轉子渦動頻率、振型、臨界轉速及不平衡響應。
轉子動力學-06三圓盤轉子的不平衡響應（諧響應分析）
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 施加不平衡激勵
04 查看位移頻響
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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
轉子動力學的瞬態分析支持完全法和模態疊加法（模態分析必須為QRDAMP法）。完全法采用NR不對稱矩陣求解（NROPT,UNSYM）。
若轉速是變化的（如啟動過程），則不支持模態疊加法，因為這種情況的每個頻率步必須重新計算回轉矩陣，只有完全法可用。
1.問題描述
一個簡單的簡支轉子模型：剛性盤位于其長度的1/3處，軸承位于其長度的2/3處。在剛性圓盤處作用一不平衡質量，不平衡質量為0.1g，到轉軸軸線的距離為0.15m。設在4s之內轉子轉速從0均勻加速到5000rpm，分析在啟動過程中該轉子的動力反應。（注：例子引用自ANSYS HELP中Rotordynamic Analysis Guide——7.7.
展開 samcef field 轉子 軸承類論文幾篇
3.轉子- 軸承- 電機- 隔振器系統不平衡響應分析 郭壘磊, 史 力, 萬 力, 于溯源
建立了轉子- 軸承- 電機- 隔振器系統的3維有限元模型, 系統分別采用電磁軸承和機械軸承作為轉子的支承, 利用專業轉子動力學軟件SAMCEF /ROTOR 對相同的不平衡量, 分析了系統的不平衡響應。通過改變隔振器的剛度, 計算了不同隔振器下系統的不平衡響應。分析結果表明, 對于所分析的電機, 采用電磁軸承作支承時, 機腳處的不平衡響應小于采用機械軸承作支承時的不平衡響應。
采用專業轉子動力學軟件SAMCEF /ROTOR進行轉子- 軸承- 電機- 隔振器系統的
穩態不平衡響應分析。在分析模型中, 轉子采用3維實體單元精確建模; 軸承采用軸承單元來模擬; 根據電機的幾何特點, 機座筒、端蓋、支座和定子等采用3維實體單元建模; 隔振器采用彈簧單元來模擬。轉子與電機殼之間通過B earing單元來連接，電機在機腳螺栓處與隔振器相連。隔振器采用Ground Bearing單元來模擬。
轉子軸承.rar
展開 MoldFlow一模多穴平衡結構分析不平衡解決方法總結
關鍵字：流道平衡 VP壓力失衡 填充末端壓力失衡 壓力不平衡
對于一模多穴的產品，流道設計是平衡結構，但是分析過程中充填結果個別穴位失衡，或者各個穴位壓力不均衡等現象，這個問題主要是兩個方面導致的，一個是MoldFlow原生網格的不一致導致，還有一個原因就是求解器計算過程穩健性太低導致的；如下圖所示：
上圖所示的產品，分析結果4個產品的充填過程和填充末端壓力不均勻，且能夠目視出來；針對此類充填不均或者壓力不均問題的解決方法總結如下：
1：充填不平衡問題
如果流道結構是平衡的，各個穴位的產品也是完全一致的，充填過程出現明顯的不平衡現象，主要原因是網格導致的，分別為流道網格和產品網格；
下圖是以夸張的方式再現問題產生的原因
通常此類問題都可以通過人為的控制網格的生成來解決，總結如下：
A：柱體流道+產品雙層面網格：
產品只劃分一個穴位，其他穴位的產品使用平移、旋轉或者鏡像等操作復制過去，保證產品區域的網格完全一致；
柱體流道也采用類似的方式；
如下圖所示，各區域流道和產品網格是完全一致的
注意：建議使用MoldFlow 2021.1版本，2017-2019的版本，柱體流道可能存在流速不均的現象，所以可能會加大不平衡的現象；
B：柱體流道+3D產品網格
產品網格只劃分一個穴位，生成3D網格后，其他穴位的產品使用平移、旋轉或者鏡像等操作復制過去，保證產品的網格完全一致；
柱體流道也采用類似的方式；
網格圖示和A情況類似，不再抓圖；
注意：建議使用MoldFlow 2021.1版本，2017-2019的版本，柱體流道可能存在流速不均的現象，所以可能會加大不平衡的現象；
C 3D流道網格
展開 35千伏母線電壓不平衡的案例分析
二、電壓異常情況分析
1、對水廠至#1泵房電纜以及相關開關、避雷器等進行高壓試驗，未發現異常，對水廠試送電，電壓不平衡故障未消失。
2、水廠送電，先送至#1泵房電纜，無負荷，35千伏#5母線電壓不平衡故障存在，斷開#1泵房電纜；送#2泵房電纜，無負荷，35千伏#5母線電壓不平衡故障存在；將#1、#2泵房電纜全部送電，無負荷，35千伏#5母線電壓電壓平衡，電壓為21.4千伏，故障現象消失。
因此，35千伏#5母線在送電水廠引起電壓不平衡現象的原因不在于新建高壓電纜上，而在于水廠35千伏系統的運行方式上，現象如下。
三、35千伏系統中性點偏移的原因分析
35千伏母線電壓不平衡的主要原因有以下幾種：
1.系統接地
2.線路斷線
3.鐵磁諧振
4.PT二次回路異常
在本例中，造成35千伏#5母線電壓不平衡的原因為鐵磁諧振。在35千伏#5母線PT對地電感與系統對地電容匹配的情況下，由于只帶PT的空母線突然合閘，會導致PT出現很大的勵磁涌流，引起PT鐵芯飽和，使其三相對地導納不對稱，發生鐵磁諧振。
展開 不平衡載荷下1D轉子建模與頻率分析
本仿真主要目的在于計算扭轉軸在不平衡力作用下產生的扭轉位移并通過后處理顯示相應結果。在samcef field環境下，扭轉軸通過兩端的兩個軸承支撐，不平衡的力主要施加在具有較大慣量的圓盤上，建模分析主要應用了一維的梁單元。
操作視頻上傳至百度網盤：http://pan.baidu.com/s/1o6FlaNC
上傳至youku視頻：http://pan.baidu.com/s/1o6FlaNC
不平衡載荷下1D轉子建模與頻率分析.pdf
展開 Moldex3D模流分析之飛綠產品的流動不平衡改善了99%！
圖六 透過流道翻轉設計，通過閥針后的溫度差異減少(左)，進而改善流動平衡(右)
圖七 設計優化后，流動平衡明顯改善(右)
飛綠團隊透過Moldex3D的分析及一系列低成本的實際驗證，找出造成產品問題的根本原因，并藉此改善了閥針設計，使得流動不平衡不良率從100%降低至0%；實際生產總不良率降至0.05%，避免無效的生產和成本的浪費。
結果
透過Moldex3D的流動及Hexa-based網格技術，飛綠工程師能夠仿真產品的流動不平衡現象、找出引發轉角效應的原因，并呈現高解析的溫度分布情形。此外經由比對模擬分析和實驗結果，也證實閥針的設計是造成流動不平衡的關鍵。Moldex3D協助飛綠團隊優化流道設計，降低熔膠通過閥針后的溫度差異，進而改善流動平衡。
展開 
Moldex3D模流分析之一次解決電子零件的流動不平衡、縫合線及包封問題
圜達團隊使用Moldex3D分析并設計變更出解決方案，使充填產品流動平衡及縮短成型周期，并改善包封、結合線、缺料等外觀缺陷，應用模流分析來提升產品之良率及降低成本。
挑戰
改善包封、結合線、缺料等缺陷
改善流動不平衡之流道
縮短周期時間
解決方案
圜達團隊藉由使用Moldex3D分析來幫助改變并設計流道位置，使產品充填時流動平衡，并降低殘留應力及縮短成型周期。后又藉由增加溢流區及變更產品外型等設計，來改善包封、縫合線、缺料等外觀缺陷。最終應用Moldex3D將整體良率提升了39.68%，生產周期也降低16%。
效益
有效控制縫合線位置
流動平衡
減少澆道料頭節省材料
縮短成型周期
提升良率
案例研究
本案例之T3C輕觸零件尺寸為3mm * 2mm * 0.6mm，模具為八個模穴的設計(圖一)，內側模穴的平均厚度為0.06~0.09mm，使得制造技巧難度較一般產品高。
圖一 本案例產品之原始設計
經由Moldex3D模擬，發現確實有流動不平衡的問題。由于魚骨型的流道設計，造成內側的塑料會流動得比外側還要快(圖二)。
圖二 分流道區域有流動不平衡的情形
此外因流道區域的最大冷卻時間過長，使得成型周期也連帶拉長，達到7~8秒(圖三)。
圖三 仿真顯示冷卻時間過長
進一步觀察到縫合線(圖四紅線處)集中在產品背部凹孔處，此將導致流體容易滲入，使產品導通不良。
圖四 潛在的縫合線位置
此外，最大剪切應力(圖五)約為6MPa也過高，將使塑料產生裂解及過多殘余應力。
圖五 產品有過高的剪切應力
仿真結果及實驗都清楚顯示，流道設計為影響流動不平衡的主因。因此根據Moldex3D的分析及多次實際驗證結果，設計了新的流道以取代原始方案。
展開 不考慮渦流效應的電磁繼電器響應時間分析
響應時間可以由運動方程來計算得到。
Moldex3D模流分析之怎樣改善單穴閥式熱澆道之流動不平衡及型蕊偏移現象
大綱
本案例為生產消費性家庭用之易撥罐，如圖一所示，主要功能為盛裝食物或原料的食品儲存用容器，由于產品為狹長型罐身，決定了公模仁的結構與剛性，在射出過程中模壁易形成模內壓，以及因流動不平衡導致公模仁翹曲，進而產生產品肉厚偏移及嚴重的包封和結合線問題。在本研究中，飛綠股份有限公司使用 Moldex3D，優化模具設計與射出成型制程，改善狹長形罐身問題所造成的成型缺陷，提升產能與質量的穩定度。
挑戰
? 改善縫合線、包封…等外觀缺陷
? 降低產品肉厚偏移的問題
解決方案
飛綠股份有限公司使用 Moldex3D Advanced 和型芯偏移模塊進行流固耦合分析來診斷公模仁位移的問題，使用雙流閥針式熱流道改善流動平衡，另外也透過變更產品肉厚、公母模溫等設計，來改善產品結合線與優化流動平衡問題。
效益
? 有效優化流動平衡，控制公模仁型芯偏移問題
? 消除結合線，預防產品破裂
? 符合產品外觀質量要求
? 生產良率由0% 提升至99.7%
案例研究
本案例藉由模流分析結果解析熱流道形式對流動平衡與模具鋼材、公模仁平移量，及利用正反操作側模具溫差觀察公模仁翹曲效應，進而評估各項差異并找出最佳組合參數，克服狹長幾何之公模仁所造成的潛在缺陷。第一部分，如圖三所示，分別以兩種熱流道形式觀察轉角溫度效應造成的流動不平衡，結果發現使用TypeA單流閥針，會導致內外兩側溫度分布差異，使熔膠在流道內發生轉角效應，導致流動并非完全平衡。而使用Type B雙流閥針式平衡度即獲
得改善，成功改善流動不平衡缺陷。
圖三 不同流道形式之溫度與流動波前比較
在第二部分，為了解決公模仁翹曲現象，團隊分別觀察模具鋼材、公模仁平移與正反操作側模溫對型芯偏移之影響。
展開 Samcef Rotor練習
Samcef Rotor可以進行轉子系統的建模，阻尼與無阻尼轉子臨界轉速、轉子穩定性、不平衡響應分析及瞬態響應分析、彎扭耦合分析。能考慮發動機轉子與靜子間的耦合及發動機轉子支撐剛度的計算，模擬發動機各種支撐方式，如軸承、油膜等。
Samcef Rotor軟件的主要特點：仿真分析,有限元,模擬,計算,力學,航空
Samcef Rotor練習.rar
