干貨 | Workbench界面下轉(zhuǎn)子的諧波響應(yīng)分析

2017-12-28 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

結(jié)構(gòu)質(zhì)量的不均勻或結(jié)構(gòu)不平衡對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)力學(xué)性能有很大影響,為了滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格,設(shè)計(jì)者需要將這些影響因素考慮在內(nèi),以往轉(zhuǎn)子的諧波響應(yīng)分析都是在ANSYS經(jīng)典中完成,在V16.0版本以后,Workbench界面下也可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子的諧波響應(yīng)分析。

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在Workbench界面下的諧波響應(yīng)分析只支持完全法,同時(shí)要打開Analysis Settings中的Coriolis Effect。如下為某轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的諧波響應(yīng)分析,模型建立同正常分析即可,主軸簡(jiǎn)化為線體結(jié)構(gòu),約束轉(zhuǎn)軸上節(jié)點(diǎn)的軸向和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,主軸兩端添加對(duì)應(yīng)大小的質(zhì)量點(diǎn)。

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軸承單元采用Bearing連接,Bearing連接可以考慮交叉剛度,同時(shí)用戶還可以設(shè)置剛度隨轉(zhuǎn)速變化,但是Bearing不提供軸向和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛度,只提指定平面內(nèi)的剛度。此處采用Body to Ground中的Bearing連接。

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在Workbench界面下,轉(zhuǎn)子諧波響應(yīng)分析用Rotating Force來考慮不平衡力,用戶可以輸入不平衡質(zhì)量或直接輸入不平衡力,如下圖所示,此處案例為輸入不平衡質(zhì)量,可以通過修改Calculated From來設(shè)置為直接輸入不平衡力。

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這種輸入設(shè)置下,激勵(lì)頻率與結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)頻率同步,ANSYS根據(jù)諧響應(yīng)施加的激勵(lì)頻率來計(jì)算結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)頻率,不平衡力F=ω^2*Unbalance,激勵(lì)力的幅值與轉(zhuǎn)速的平方成正比。在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)諧響應(yīng)分析中,可以提取結(jié)構(gòu)的幅頻曲線,如下所示。

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在結(jié)果后處理中,還可以提取Bearing處支反力的幅頻曲線圖,如下圖所示。Workbench界面下轉(zhuǎn)子的諧波響應(yīng)分析相對(duì)經(jīng)典界面而言,簡(jiǎn)單易用非常貼近工程實(shí)際,可以讓仿真工程師從復(fù)雜的軟件中操作中解放出來。

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綜上可知,在經(jīng)典和Workbench界面下都可以很好的進(jìn)行非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析,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(dòng)力學(xué)有限元分析變得簡(jiǎn)單高效。