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不平衡響應(yīng)分析在轉(zhuǎn)子動力學(xué)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(zhuǎn)速的大小，也稱作臨界轉(zhuǎn)速，另一個信息是過臨界時轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)。對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模塊進行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實現(xiàn)的。

</p><p>在諧響應(yīng)分析中，以復(fù)數(shù)形式輸入偏向質(zhì)量所產(chǎn)生的不平衡力（X軸為旋轉(zhuǎn)軸）。

轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖

除了一些轉(zhuǎn)子動力學(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)子動力學(xué)特性計算，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)特性計算均可計算。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)特性計算。

為了解氦氣輪機轉(zhuǎn)子在不平衡力作用下的動力學(xué)響應(yīng)特性，特別是在不同頻率下的響應(yīng)特性，對氦氣輪機轉(zhuǎn)子進行穩(wěn)態(tài)情況下的諧波響應(yīng)計算和分析是非常必要的。在本文的計算中，認(rèn)為氦氣輪機轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)情況的不平衡響應(yīng)只是由于動不平衡力引起的。

轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖

轉(zhuǎn)動部件損壞飛脫，對轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生不平衡力沖擊，激起瞬態(tài)響應(yīng)，待瞬態(tài)響應(yīng)消失后，有可能還會產(chǎn)生穩(wěn)定的不平衡振動。穩(wěn)定的不平衡振動能否產(chǎn)生，是由飛脫部件結(jié)構(gòu)決定的。部件的碎裂飛脫，一般只激起瞬態(tài)響應(yīng)，不會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)的不平衡振動。

模型描述 該問題的模型是Nelson Vaugh轉(zhuǎn)子的三維幾何模型，如下圖所示。該模型由一個柔性轉(zhuǎn)子和兩個正交異性軸承支撐的一個剛性圓盤組成。原始模型的建模細(xì)節(jié)可參見參考文獻1。 在下圖所示的二維軸對稱模型上進行模態(tài)、坎貝爾圖和不平衡響應(yīng)分析。在每次分析中都觀察到陀螺力矩對旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)的影響。

Jeffcott轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速以下、臨界轉(zhuǎn)速及臨界轉(zhuǎn)速以上時的振幅和相位關(guān)系如下圖所示。圖2 不同轉(zhuǎn)速下的相位分布圖3展示了具有2盎司-英寸不平衡量的Jeffcott轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)及運動相位（以X探頭監(jiān)測數(shù)據(jù)為例）。假設(shè)不平衡量與鍵相探頭對齊，此時可觀察到Jeffcott轉(zhuǎn)子典型的180°相位偏移現(xiàn)象，所繪制的運動曲線對應(yīng)轉(zhuǎn)子跨中部位。

摘 要：為了研究軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響，基于流固耦合理論，采用ANSYS-CFX和ANSYS-Workbench，對4種軸承剛度方案下的環(huán)保泵固有頻率、模態(tài)振型、臨界轉(zhuǎn)速及諧響應(yīng)進行了求解和對比分析。計算結(jié)果表明：模態(tài)振型在不同支承剛度下表現(xiàn)為同相振型，以水平擺動為主。

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(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(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。

結(jié)果中可以看出，雖然彎曲和偏移引起結(jié)構(gòu)自身的響應(yīng)很小，但是由于這些彎曲和偏移所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不平衡響應(yīng)則相對大了很多。03支撐軸承和阻尼器特性的準(zhǔn)確描述支持軸承各個方向的剛度特性以及擠壓油膜阻尼器的阻尼特性對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的動力學(xué)響應(yīng)和穩(wěn)定性影響顯著。而這些剛度特性和阻尼特性一般都與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動速度相關(guān)。

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現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，給轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的設(shè)計提出了更嚴(yán)峻的要求，從而進一步推動了現(xiàn)代轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，促使有關(guān)方面的科技人員去研究以下幾個方面的問題： 轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計算； 轉(zhuǎn)子不平衡的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)預(yù)計； 轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 殘余不平衡量與柔性轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)； 瞬態(tài)響應(yīng)分析以及研究有裂紋的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性等。

：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖

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轉(zhuǎn)子動力學(xué)假設(shè)： ? 線性轉(zhuǎn)子動力學(xué) - 表示響應(yīng)頻率與激勵頻率相同 - 對兩個組合激勵的響應(yīng)是兩個單獨應(yīng)用的總和 - 這是轉(zhuǎn)子從平衡位置小位移的合理假設(shè)（除非轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)出現(xiàn)災(zāi)難性故障） ? 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) - 所有瞬態(tài)都結(jié)束了

）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（二）：不平衡響應(yīng)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（一）：臨界轉(zhuǎn)速與坎貝爾圖

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