軸承模擬的案例
在 COMSOL 中模擬轉子軸承系統
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。幾何狀態 和信息 部分分別包含了幾何體和求解器的信息。在仿真 App 的右側面板上，可以訪問轉子的幾何形狀、回旋圖和坎貝爾圖。
展開 基于ABAQUS之轉子軸承模擬及轉子振動仿真
針對轉子結構，其在軸承支承作用下旋轉工作。無論是轉子靜強度仿真，還是轉子動力學仿真，其關鍵都在于軸承的有效模擬。一般的，對轉子進行相關仿真時，處理軸承的方法有兩種：一是畫出軸承的實體模型，將其作為轉子相互作用結構參與整個轉子模型的仿真；另一種是對軸承的參數如支承剛度和阻尼等進行等效計算，并將這些參數作為轉子仿真分析的輸入條件。顯然，前者是十分繁瑣的，且對軸承的模型需經一番研究方可合理建出。而后者則是普遍被采用的方法，在等效參數較合理時可獲得較好的結果。
在ABAQUS中，其實也可以采用第二種方法進行軸承的模擬，通過換算并給定合理軸承剛度和阻尼，便可有效模擬軸承對轉子的作用。如下面一個單盤轉子：
其兩端軸頸由兩個軸承支承，經模擬軸承作用，并進行轉子的振動仿真。可得結果如下：（詳細計算操作詳細過程詳見教程：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10220，若有疑問，歡迎咨詢）
一階彎曲
二階軸盤彎曲耦合
傘形振動
展開 dyna_focus案例集錦6——復雜接觸案例
三齒嚙合
兩齒輪嚙合模擬
圓錐齒輪嚙合
軸承模擬
軸承模擬二
圓柱滾子軸承模擬
軸承模擬四
帶預緊力的兩輪接觸模擬
諧波齒輪嚙合模擬
FLUENT軸承油膜模擬
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本教程演示了如何使用多相模型模擬軸承油膜潤滑。
啟動FLUENT并導入網格
第一步
在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動Fluent 2021。
第二步
單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。
主軸靜剛度計算實例（原創，如轉載，請注明出處）
材料：40Cr
分析類型：靜力學
技術難點：剛度軸承模擬
完成人：技術鄰ANSYS專家
網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
模擬過程：
通過彈簧建立剛度軸承
SAMCEF 轉子動力學仿真案例（一維二維三維）
1.一維模型梁—剛性盤—彈簧模型
轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。
2. 二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型
轉子采用2D 傅里葉多諧波單元模擬，可準確描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創建更精細的計算分析模型及葉片數量較大的轉子模型。
3. 三維模型（多級）循環對稱模型或3D 模型
轉子采用3D 有限元實體單元模擬，可以更詳細、更精確的描述發動機的幾何特性。適用于結構彎扭振動耦合作用明顯時或者葉輪、風扇等較復雜的幾何模型。
這里有SAMCEF轉子動力學建模實例，包括1維/2維/3維模型，
SAMTECH 公司是世界著名的有限元軟件S A M C E F 的開發商及供應商，成立于1986年，專注于機械系統仿真、數值分析和多學科優化等領域。30年來，SAMTECH憑借強大的技術實力、專業的技術團隊及完善的服務體系贏得了全球眾多用戶的青睞。轉子動力學分析是判斷航空發動機運行穩定性和可靠性的重要依據，也是提高系統效率、延長使用壽命、實現系統優化設計的技術和理論基礎。SAMCEF FOR ROTOR是專業的轉子動力學分析軟件，在航空發動機設計分析領域有著廣泛應用，是世界范圍內著名的商用轉子動力學軟件，包含多種轉子模型的定義。
1.一維模型梁—剛性盤—彈簧模型
轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。
2. 二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型
轉子采用2D 傅里葉多諧波單元模擬，可準確描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創建更精細的計算分析模型及葉片數量較大的轉子模型。
3.
展開 從0到1學習Adams軸承建模方法
軸承是機械設備中不可或缺的零部件，軸承的主要功能是支撐機械旋轉，降低運動過程中的摩擦系數，保證回轉精度，減少能源消耗。軸承主要承受徑向載荷和軸向載荷。軸承主要分為滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承是通過滾動體的滾動減少摩擦，而滑動軸承是根據滑動體的滑動來承受軸的轉動。
軸承的基本結構包括內圈、外圈、滾動體和保持架。內圈通常與軸配合，外圈支撐滾動體，保持架用于分離滾動體，減少摩擦，均勻分布載荷。軸承也廣泛應用于各種機械設備中，如汽車、飛機、發動機、家用電器等。
當我們進行Adams建模時，通常需要將軸承的模型通過3D制圖軟件進行搭建，在導入Adams中與其它部件進行連接。這種方式比較耗費時間，而軸承屬于標準件，市面上的軸承類型和種類比較確定，如果有一款軸承生成器，直接輸入既定的參數，是否能自動生成軸承模型呢？再或者，是否可以直接模擬軸承傳遞的運動關系，卻不需要導入軸承三維數模？答案是有。Adams有一個模塊叫做Machinery，這個機械模塊中包含了大量的機械模型，比如齒輪、軸承、皮帶、滑輪等，可以幫助用戶快速建模，模擬兩個或者多個部件之間的運動關系，卻不需要用戶輸入三維模型，也就是我們俗稱的“生成器”。
本文將給大家介紹一種Adams軸承生成器，手把手教大家進行軸承自動生成，可節約大量建模時間，提高建模效率，同時也能準確模擬部件之間的運動關系。
模型介紹：
在本文中，將導入一個行星齒輪組，它包含太陽輪、齒圈和安裝在行星架上的行星齒輪。本次建模過程主要使用Detailed類型的單列深溝球軸承，其內圈固定在太陽輪的軸上，外圈和太陽輪進行連接。施加驅動到太陽輪軸承上，這樣軸承將會傳遞傳遞運動給太陽輪，并進一步傳遞到軸上，通過這種軸承連接關系，模擬齒輪間的交互及其動態行為。
展開 轉子動力學系列（五）：隨轉速變剛度和變阻尼的模擬 ￥9
軸的兩端為軸承支撐，軸承的動力特性隨著轉速變化見下表。求該轉子結構渦動頻率、振型、臨界轉速。
假定軸承剛度為轉速（rad/s）的非線性函數，但阻尼不隨著轉速而改變（變阻尼的方法與變剛度一樣）。
2 結果對比
采用BEAM188單元模擬轉子結構，COMBI214模擬軸承。分別用ANSYS APDL和ANSYS Workbench模擬該例子作對比，可以看出APDL和Workbench的結果是一致的。
APDL結果
Workbench結果
3 APDL模擬過程
當軸承的動力特性隨轉速變化時，必須采用COMBI214單元來模擬軸承，COMBI214單元的實常數采用表數組定義，注意定義表數組的變量名項（VAR1）需為“OMEGS”，以表明數組隨著轉速而改變。具體命令流如下：
*dim,k11,table,7,1,1,omegs
k11(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s
k11(1,1)=1.6e6,2.0e6,4.8e6,8.8e6,1.3e7,1.8e7,2.3e7 !N/m
*dim,k22,table,7,1,1,omegs
k22(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s
k22(1,1)=2e6,3e6,6e6,1.1e7,1.7e7,2.3e7,3e7 !N/m
*dim,k12,table,7,1,1,omegs
k12(1,0)=0,200,400,600,800,1000,1200 !rad/s
k12(1,1)=-2e4,-2.4e4,-6.8e4,-1.2e5,-1.9e5,-2.6e5,-3.6e5 !
展開 約束軸向主要是模擬軸承的止推作用
軸承顯示動力學分析 ￥50
做了軸承的顯示動力學分析，模擬軸承在徑向載荷、轉速兩工況條件下的運行，購買可免費答疑。
基于ansys的電機轉子的動力學分析
基于ansys的電機轉子的動力學分析
此文使用BEAM188單元模擬轉子的軸，使用MASS21單元模擬轉子，使用COMBI模擬軸承建立了電子轉子的有限元模型，并且進行了諧響應分析找出了兩個共振點分別是162Hz和240Hz，得出ansys可以很好的解決轉子動力學問題。
文章地址：http://www.docin.com/p-54444168.html#
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
展開 轉子動力學系列（七）：帶支承結構的復雜轉子分析 ￥49
1 問題描述
如下圖所示的轉子和支承結構，材料的彈性模量為200GPa，密度為7800kg/m3，泊松系數為0.3，支承結構與轉子之間為軸承支撐，垂直面上兩個方向的支撐剛度分別為8E6N/m和3E6N/m，暫不考慮阻尼的影響。求該轉子系統的渦動頻率、振型、臨界轉速。
轉子系統有限元模型
2 結果分析
對于該復雜的轉子結構，采用SOLID186單元來模擬，支承結構與轉子之間在徑向采用COMBI214來模擬軸承、在軸向采用COMBIN14來約束軸向的位移。由于考慮了支承結構，振動模態較單純的轉子結構豐富，如支承結構本身的振動模態、支承與轉子結構同時振動的模態等，也會出現較多與轉速無關的振動模態。與渦動無關的振動，在坎貝爾圖上會出現某些無“FW”或“BW”標志的頻率曲線。
不考慮支承結構的結果如下：
有支承結構的結果如下：
有支承結果的振型模態更豐富：
3 分析過程
首先把轉子結構的體選擇上，用Named Selections命名為rotor。
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 深度學習與虛擬仿真：開啟滾動軸承智能故障診斷新篇章
滾動軸承作為機械裝備中的關鍵部件，其運行狀態的準確診斷對于保障設備安全和提高生產效率至關重要。本文將介紹一種結合虛擬仿真和深度學習技術的滾動軸承故障診斷方法，該方法在復雜工況下展現出卓越的診斷性能。
滾動軸承的重要性與挑戰
滾動軸承在制造業中扮演著舉足輕重的角色，它們支撐著機械的旋轉運動，保障著設備的平穩運行。然而，由于工作環境的復雜性和多變性，滾動軸承的故障診斷成為了一個技術難題。軸承的故障不僅難以預測，而且一旦發生，往往伴隨著巨大的經濟損失和安全隱患。
虛擬仿真：故障機理的可視化
為了深入理解滾動軸承的失效機理，本研究首先采用了有限元方法進行虛擬仿真。通過仿真，我們能夠在計算機中模擬軸承在各種工況下的運行狀態，從而揭示軸承在故障發生時的應力分布和部件運動規律。這一步驟不僅幫助我們理解了軸承失效的原因，也為后續的故障診斷提供了重要的理論基礎。
深度學習：智能化的故障診斷
在理解了軸承的失效機理后，研究者們引入了深度學習技術。通過構建卷積神經網絡(CNN)和雙向長短時記憶網絡(BiLSTM)的復合模型，我們能夠對軸承的故障數據進行深入分析。深度學習模型能夠自動提取故障特征，無需人工干預，大大提高了故障診斷的效率和準確性。
數據融合：提升診斷的準確性
在實際應用中，由于軸承的工作環境復雜，導致采集到的數據往往含有噪聲，且數據量有限。為了解決這一問題，本研究提出了一種數據融合方法，將大量虛擬仿真數據與少量實驗數據相結合，用于訓練深度學習模型。這種方法不僅提高了模型的訓練質量，也顯著增強了模型在實際應用中的泛化能力和抗噪聲能力。
實驗驗證：展現卓越的診斷性能
通過一系列實驗驗證，本研究所提出的方法在變工況和噪聲環境下展現出了卓越的故障診斷性能。與傳統方法相比，深度學習模型在故障識別準確率上有了顯著提升。
展開 Ansa 中abaqus deck 面板的若干使用技巧
1、hinge連接單元用來模擬兩個部件之間的相互轉動。如圖 7所示，兩個部件之間通過一對軸承連接。用hinge連接單元來模擬軸承的作用。
2、 首先在兩個部件的中心建立兩個point 點，作為連接單元的兩個連接點，并在第一個連接點上建立一個局部直角坐標系。該坐標系的X軸為轉動軸。
3、 在兩個連接點上建立hinge單元。并為連接單元賦予新的PID，選擇連接副類型和第一個連接點使用的坐標系。若要設置連接單元的彈性行為可以為該PID建立新的MID。
4、把與軸承內圈區域連接的部分耦合到第一個連接點，把與軸承外圈區域連接的部分耦合到第二個連接點。
總結：通過上面的例子清晰地展示了創建tie連接和hinge連接單元的思路和步驟。也體現了ansa在創建接觸關系和連接單元方面的便利性。上述方法適用于在模型中大量地創建接觸和連接單元的情況。若通過編號創建還可以方便的查找錯誤和批量修改。
ansa中abaqus deck 面板的若干使用技巧.pdf
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