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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

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(tǒng)響應。對于基于一維梁單元的轉子-軸承系統(tǒng)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(xiàn)的。

（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉子動力學分析</a></p><p><br></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829037" rel="noopener noreferrer" target="_blank">轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速</a></p><p><br></p>

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

轉子動力學ansys仿真流程方法工程中的回轉機械，如渦輪機、電機等，在運轉時經(jīng)常由于轉軸的彈性轉子偏心而發(fā)生橫向彎曲振動。當轉速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉子發(fā)生激烈振動的特定轉速稱為臨界轉速。工程師要做的就是查找轉子系統(tǒng)的臨界轉速，從而將系統(tǒng)修改轉速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉速。

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

圖4 帶軸伸結構的Jeffcott轉子伯德圖當在聯(lián)軸器端加4盎司-英寸不平衡量與圓盤不平衡量反相時，系統(tǒng)仍會呈現(xiàn)特殊動力學行為。第一反共振點：約4,000 RPM，低速區(qū)振幅較小但伴隨180°相位突變。第二反共振點：約8,500 RPM（自平衡轉速）同樣出現(xiàn)180°相位反轉特性。因此若實際中觀察到非常規(guī)相位突變或反轉現(xiàn)象，建議重點檢查：聯(lián)軸器動平衡狀態(tài)或耦合動力學特性。

下左圖是完成“拉回”步驟之后的結構響應，下右圖是在這種前提下計算的結構的不平衡響應。結果中可以看出，雖然彎曲和偏移引起結構自身的響應很小，但是由于這些彎曲和偏移所導致的轉子結構不平衡響應則相對大了很多。03支撐軸承和阻尼器特性的準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子結構的動力學響應和穩(wěn)定性影響顯著。

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

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

除了一些轉子動力學專業(yè)軟件（比如SAMCEF ROTOR,DYROBES,MADYN2000等）以外，大型綜合軟件比如MSC NASTRAN、ANSYS也可以用于轉子動力學特性計算，常見的臨界轉速、不平衡響應、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速、不平衡響應、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計算。

案例14-基于Nelson-Vaugh轉子代表模型的軸組件轉子動力學 轉子動力學在確定臨界速度和最終設計能夠承受極端振動的轉動結構中扮演重要的地位。本案例演示了使用Nelson-Vaugh轉子模型的轉子動力學分析應用。 使用3D實體模型的2D軸對稱代表模型來做轉子動力學分析。2D軸對稱模型的分析結果與全3D模型的結果進行對比。

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

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

計算轉子動力學時考慮流固耦合作用，需將流場仿真結果作為邊界條件加載到對應轉子結構部件處，流固交界處選擇流固耦合面。1.4軸承動力特性計算環(huán)保泵轉子臨界轉速計算前，需要根據(jù)轉子實際運行狀態(tài)對軸承動特性系數(shù)進行定義。球軸承剛度計算公式[23]為式中：K為軸承剛度，N/mm；Fr為徑向載荷，N；n為滾珠數(shù)量；d為滾珠直徑，mm；γ為滾珠接觸角。

）：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

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

：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

^_^另外，上圖1中的結構動力學運動平衡方程的建立也運用了微元法。當時作為初學者，其實是比較難以想象阻尼力在微元體中到底是怎樣的一種存在的，而目前結構動力學的其他教材，例如克拉夫以及Anil.K.Chopra的那本，都是直接從彈簧振子出發(fā)直接建立剛度方程，就少了引出運動平衡方程這一步了。對于偏導符號這個問題，經(jīng)過學習，大致有了些個人看法，供朋友們批判。