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(必看)ANSYS转子动力学计算讨论


做转子动力学问题若干思考(百思论坛) 关于 ansys 做转子动力学问题若干思考(百思论坛)
最近想学习一下 ansys 做转子动力学分析,看了点资料,有点自己感想还有一些别的网友的建 议,个人认为比较不错的贴了出来 一 转子动力学插件: 转子动力学插件 演示版 我已经用了 基本上图形可以出来,由于版本原因 例程和实际的对 应有点问题,如果要有时间我可以把我做的过程,贴

出来. 难点:坎贝尔图 我有些不太了解 1 2 5 10 频率 还有一些刚度考虑的随转速在变化,有函数 关系 例子上提到了用 matrix27 模拟刚度,而它只用了刚度阻尼单元,好像没有考虑刚度 x y 的交叉项,另外因为是演示版,节点有所限制 总的来说 不错! 将来的要做的工作: 滑动轴承模拟 滚动轴承模拟 挤压油膜阻尼器 密封 转定件接触(碰摩) 电磁场耦合 自润滑轴承(石墨) 有感: 各位学习 ansys 的高手,有没有兴趣自己开发上面单元,这是很有用的工作,我很感兴趣,但有 碍于自己知识水平有限,尤其理论水平,有心无力,如果有对此感兴趣的希望一起研究研究; 另外对于 ansys 做转子的动力学的书籍 市场上几乎没有,呵呵 希望能组织一些人力 把这本 书完成 功在当代 利在千秋 提示: 1 根据本人自己瞎琢磨,以及看论坛的各位高手的留言 觉得做模态分析 临界转速计算 一般用实体单元的少 由于不能考虑陀螺力矩 shaft:可以采用 beam 系列模拟 pipe 系列也行 这些能考虑陀螺力矩 叶轮叶片:采用 mass21 模拟,计算转动惯量,质量 通过实常数设置 刚度 阻尼 陀螺 质量 矩阵 :都可以采用 matrix27 模拟,当然也有用弹簧阻尼单元做的, 问 题有过考虑油膜的非线性 怎么模拟? 2. 网友 1:目前轴承计算,采用将刚度和阻尼的 8 个系数,以施加力和力矩的方式解决> 这个 我没搞懂,如果那位给个例子 3Q 网友 2: Pip16 能考虑陀螺力矩的影响,实体单元没有角自由度因此不能考虑陀螺力矩的 影响,如果你的转子没有类似大圆盘的部分或者大的转动部分在轴的接近轴向中心,或者转 速不高,就不用考虑陀螺力矩的影响,可以先采用 pipe16 做一下看随着转速提高,陀螺力矩对

固有频率的影响. 网友 3:可用于陀螺矩阵下列单元可用: Mass21\beam4\pipe16\beam188\beam189 上面三个网友的解释 ,转自:simwe 3 实体单元 solid45 我用过计算临界转速,其他的甚么都对称,计算出来的水平和竖直方向的 固有频率 差很多,不知道甚么原因,和用 pipe16 模拟的差很多,我觉得约束形式对临界转速 影响很大,对于实体单元来说 模拟轴承 本身就不容易,所以个人倾向于用 pipe16 模拟轴,计 算精度也不差,我做过实验 一阶临界转速 和实际转子系统几乎不差多少,二阶由于实验很 难观察到所以这个没有对比,但是可以采用捶击法 测出转子的各阶固有频率进行对比,这个 我也大概试过,二阶还是差点!

在 simwe 上的一篇文章 计算转子的临界转速!!! ! 计算临界转速 /PREP7 MP,EX,1,2.1e11 MP,NUXY,1,0.3 Mp,DENS,1,7850 ET,1,COMBIN14 ET,2,SOLID45 R,1,0.1, , , *afun,deg ! 设置角度为(度默认为弧度) r1=0.025/2 r2=0.240/2 l=0.025 CYL4,0,0,0,0,r1,20 VEXT,all, , ,0,0,l,,,, CSYS,1 VGEN,18,all, , , ,20, , ,0 CSYS,0 VGEN,25,all, , , , ,l, ,0 ASEL,NONE CYL4,0,0,r1,0,r2,20 VEXT,all, , ,0,0,l,,,, CSYS,1 VGEN,18,all, , , ,20, , ,0 VSEL,S,LOC,X,r1,r2

VGEN, ,all, , , , ,10*l, , ,1 ALLSEL,ALL NUMMRG,ALL, , , ,LOW NUMCMP,ALL LSEL,S,LOC,X,0,r1 LSEL,A,LOC,X,r2 LESIZE,all, , ,1, , , , ,0 LSEL,INVE LESIZE,all,l, , , , , , ,0 MSHAPE,0,3D MSHKEY,1 VSEL, , , ,all VSWEEP,all CM,rotor,VOLU CM,Erotor,ELEM save VSEL,S,LOC,Z,10*l,11*l !* /GO DK,P51X, , , ,0,ALL, , , , , , OMEGA,0,0,0,1 CMOMEGA,EROTOR,100,0,0,,,, , , ,0 另外希望大家推荐几个不错的论坛,我现在偶尔上上 simwe,最近在刚结构注册了一个帐号好 像 7 天以后才可以发言,现在还在等. 大家要是看到有 ansys 做转子方面的文章 论坛 还有不错的帖子,希望大家跟贴 我想学习一 下呵呵 谢谢大家! ansys10.0 已将考虑了陀螺力矩,加上了这部分功能,可惜我为了装转子动力学插件,现在版本 改回了 8.1,希望用过 10.0 这个功能的可以讨论一下,那里不明白,那里懂了!

如果有对这方面感兴趣的网友,看看这个帖子 相当不错 http://www.baisi.net/vi ... 2407&highlight=

simwe 上的一个帖子 【讨论】做转子动力学时:如何获得转子临界转速。 转子的固有频率除了与转子结构(和支承结构)参数有关外,它还随转子涡动转速和转子自

转转速的变化而变化。在转子不平衡力驱动下,转子一般作正同步涡动,当转子涡动转速等 于转子固有频率时,转子出现共振,相应转速就称为该转子的临界转速。采用有限元方法计 算转子临界转速时,转子会出现正进动和反进动。根据临界转速的定义,应只对正进动固有 频率( c)进行分析。在后处理中首先剔除负固有频率,然后分析各阶模态振型,确定同 一阶振型的正进动和反进动固有频率。 改变转子自转角速度(ω),计算出新的 c,最后画出 c~ω 曲线,根据临界转速的定义, 当 c=ω 时, c 即所求临界转速。 以上是 ansys 做转子动力学的方法,即选定一个自转速度就获得一个正进动固有频率 ( c),但是选定一个自转速度后能得到很多阶的频率,如何确定 c?如下是本人选定一 个自转速度后得到的频率: ***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE ***** SET TIME/FREQ 1 0.48827E-03 2 341.70 3 0.48815E-03 4 -341.70 5 0.81975E-03 6 343.61 7 0.81978E-03 8 -343.61 9-0.91412E-03 10 718.81 11-0.91394E-03 12 -718.81 13-0.65191E-02 14 784.69 15-0.65194E-02 16 -784.69 17 0.42452E-01 18 824.10 19 0.42453E-01 20 -824.10 21 0.41087E-03 22 1093.9 23 0.41088E-03 24 -1093.9 25-0.30042E-01 26 2226.1 27-0.30043E-01 28 -2226.1 29-0.10823E-01 30 2284.0 31-0.10823E-01 LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 3 3 1 3 3 1 4 4 1 4 4 1 5 5 1 5 5 1 6 6 1 6 6 1 7 7 1 7 7 1 8 8 1 8 8 1 9 9 1 9 9 1 10 10 1 10 10 1 11 11 1 11 11 1 12 12 1 12 12 1 13 13 1 13 13 1 14 14 1 14 14 1 15 15 1 15 15 1 16 16

32 -2284.0 33-0.31331E-01 34 3941.3 35-0.31330E-01 36 -3941.3 37-0.34306E-01 38 3997.9 39-0.34306E-01 40 -3997.9 请赐教.

1 1 1 1 1 1 1 1 1

16 17 17 18 18 19 19 20 20

16 17 17 18 18 19 19 20 20

【分享】vc/fortran 与 ansys(转自猎手) 大家都想看 mulin 的关于 ansys 编程的帖子,我始终没有联系上他/她,如果获得同意,我 会开放那篇帖子。如下是我从猎手转载来的,谢谢。本人不会 ansys,因此对相关技术问题 无法回答。 原作者 hunter 将 ANSYS 作为子程序调用 对于优化或参数化设计, 可以在 VC 或 FORTRAN 中将 ANSYS 作为子程序调用。具体调用方 法如下: 1.在 VC 中调用 ANSYS ::WinExec("d:/ANSYS57/BIN/INTEL/ANSYS57 -b -p ansys_product_feature -i input_file -o output_file",SW_SHOWNORMAL); 2.在 FORTRAN 中调用 ANSYS LOGICAL(4) result RESULT=SYSTEMQQ('d:\ANSYS57\BIN\INTEL\ANSYS57 -b -p ansys_product_feature -i input_file -o output_file') 3.说明 1 和 2 中,input_file 为用 APDL 语言编写的 ANSYS 输入文件。 ansys_product_feature 为你的 ANSYS 产品特征代码。 需要注意的是,在 VC 中调用 ANSYS 时,需要加一条判断语句,以确定 ANSYS 已经执行完毕。 在 ANSYS 中当然也可以以 VC 或 FORTRAN 作为子程序调用。可以参看有关 ANSYS 二次开 发方面的资料。 这个方法应该是与系统无关的。 在 FORTRAN 中不需要判断,FORTRAN 会等 ANSYS 执行完毕才继续执行下一条语句。 在 VC 中,我没有找到与 FORTRAN 类似的函数,只好加一条循环判断语句。 如果谁能找着这样的函数,请告诉我,谢谢!

判断方法很简单,只需判断错误文件 file.err 是否可写就可以了。 因为当 ANSYS 在运行时,file.err 是不可写的,只有当它运行完毕,此文件才可写。 原作者 webycn VC 中调用 Ansys 的方法如下,具体过程就不写了。 : 1 利用 Ansys 建立一个通用有限元模型,并进行计算求解。注意:根据模型中所有可变 的参数定义相应的参数,利用参数化建模。将生成的 log 文件拷贝成另一文件,即宏命 令文件。当然可以直接用 APDL 编写此文件。 :2 VC 编写界面: (1) 要实现前处理参数输入功能; (2) 根据用户输入的参数修改刚才得到的 ansys 宏命令文件中, 参数对于的参数值 ; (3) 将生成的宏命令文件文件提交给 Ansys 程序进行批处理操作; 在 VC++ 中可利用 CreateProcess 函数创建一个进程,去执行其他程序,并且可 以设置改进程的优先级。 Ansys 提供了一种批处理方式的格式:"Ansys. bat-I InputName- O OutNam e. 其中 InputName 和 OutName 分别为输入输出文件名。 (4)程序需要判断 Ansys 的批处理操作何时结束。 在 Window NT 操作系统中当一个进程运行完毕后,窗口的标题会有 "已完成"这几 个字。如当 Ansys 批处理完成后,窗口标题会显示 "Ansys 已完成”。可以利用这 一个特点来判断进程是否运行完毕。 : 3 利用结果文件(out 文件,或者由你在宏命令中指定输出的文件)进行后处理 自评:其实这种方法不能是真正意义上的开发,只不过用 vc 创建一个进程,vc 与 ansys 并没有 真正意义上的结合.如果自己开发程序,你永远都无法脱离 ansys 这个软件环境.二次开发应 该是 DLL 或 ActiveX,或者其它的 COM 对象形式,可以离开开发软件的运行环境.不过,实现一 定的批处理功能也不错. 希望多讨论 搞 ansys 二次开发的可以看看 这个帖子

【原创】自己做的转子临界转速计算的小程序,请高手指点 请指教为什么刚度的变化(即使在轴承的刚度选取范围内)会对临界转速的影响这么大,用 matlab 计算影响就没这么大.ps:如有错误请高手指出! 谢谢!! fini /clear r1=.020 r2=.030 r3=.225 r4=.030 r5=.025

r6=.020 r7=.0225 r8=.018 pi=acos(-1) /prep7 mp,ex,,2.1e11 mp,dens,,7850 mp,prxy,,0.3 !定义节点 n,1 n,5,.030 fill,1,5,3 n,13,.070 fill,5,13,7 n,17,.095 fill,13,17,3 n,21,.135 fill,17,21,3 n,31,.240 fill,21,31,9 n,35,.270 fill,31,35,3 n,43,.300 fill,35,43,7 n,47,.330 fill,43,47,3 n,48,.015,-.003 n,49,.255,-.003 !定义单元类型 et,1,4 et,2,14 et,3,21,,,4 !定义实常数

!梁单元 !弹簧单元 !集中质量单元

R,1,pi*R1**2,pi*R1**4/4,pi*R1**4/4,2*R1,2*R1, , RMORE, ,pi*R1**4/2, , , , , R,2,pi*R2**2,pi*R2**4/4,pi*R2**4/4,2*R2,2*R2, , RMORE, ,pi*R2**4/2, , , , , R,3,pi*R3**2,pi*R3**4/4,pi*R3**4/4,2*R3,2*R3, , RMORE, ,pi*R3**4/2, , , , , R,4,pi*R4**2,pi*R4**4/4,pi*R4**4/4,2*R4,2*R4, , RMORE, ,pi*R4**4/2, , , , , R,5,pi*R5**2,pi*R5**4/4,pi*R5**4/4,2*R5,2*R5, , RMORE, ,pi*R5**4/2, , , , , R,6,pi*R6**2,pi*R6**4/4,pi*R6**4/4,2*R6,2*R6, ,

RMORE, ,pi*R6**4/2, , , , , R,7,pi*R7**2,pi*R7**4/4,pi*R7**4/4,2*R7,2*R7, , RMORE, ,pi*R7**4/2, , , , , R,8,pi*R8**2,pi*R8**4/4,pi*R8**4/4,2*R8,2*R8, , RMORE, ,pi*R8**4/2, , , , , r,9,1.5e7,0.1 r,10,25.670 type,1 real,1 e,1,2 e,2,3 e,3,4 e,4,5 type,1 real,2 e,5,6 e,6,7 e,7,8 e,8,9 e,9,10 e,10,11 e,11,12 e,12,13 type,1 real,3 e,13,14 e,14,15 e,15,16 e,16,17 type,1 real,4 e,17,18 e,18,19 e,19,20 e,20,21 type,1 real,5 e,21,22 e,22,23 e,23,24 e,24,25 e,25,26 e,26,27 e,27,28

e,28,29 e,29,30 e,30,31 type,1 real,6 e,31,32 e,32,33 e,33,34 e,34,35 type,1 real,7 e,35,36 e,36,37 e,37,38 e,38,39 e,39,40 e,40,41 e,41,42 e,42,43 type,1 real,8 e,43,44 e,44,45 e,45,46 e,46,47 type,2 real,9 e,3,48 e,33,49 type,3 real,10 e,15 d,3,ux d,33,ux d,48,all d,49,all save finish /solu antype,2 MODOPT,lanb,40 EQSLV,FRONT MXPAND,40, , ,1 LUMPM,0

PSTRES,0 MODOPT,lanb,40,10,40000, ,OFF solve finish

1 转子临界转速概念 转子的固有频率除了与转子结构(和支承结构)参数有关外,它还随转子涡动转速和转子 自转转速的变化而变化。在转子不平衡力驱动下,转子一般作正同步涡动,当转子涡动转 速等于转子固有频率时,转子出现共振,相应转速就称为该转子的临界转速。 2 转子临界转速计算对程序的要求 计算转子临界转速必须能够考虑旋转结构涡动时产生的陀螺效应对转子临界转速的影响, 这是转子临界转速计算同其他非旋转结构固有频率计算的差异所在。一般有限元程序不具 备计算转子临界转速的功能。 3 ANSYS 的临界转速计算功能 1) 计算转子临界转速可用单元 BEAM4; PIPE16。 COBIN14(用于模拟带阻尼的弹性支撑) 2) 单元特性及实常数 BEAM4 和 PIPE16: Keyoption(7)=1 实常数 Spin=转子自转角速度(ω) rad/s。 3) 特征值求解方法 选取 DAMP 方法求解特征值。 4) 计算结果处理 采用有限元方法计算转子临界转速时,转子会出现正进动和反进动。由于陀螺效应的作用 ,随着转子自转角速度的提高,反进动固有频率将降低,而正进动固有频率将提高。根据 临界转速的定义,应只对正进动固有频率( c)进行分析。 在后处理中首先剔除负固有频率,然后分析各阶模态振型,确定同一阶振型的正进动和反 进动固有频率。 改变转子自转角速度(ω) ,计算出新的 c,最后画出 c~ω 曲线,根据临界转速的定 义,当 c=ω 时, c 即所求临界转速。需注意:由于 c 的单位为 Hz,而 ω 为 rad/s,计 算 时应转换单位。 4 算例 单转子结构如图所示,转子轴近似无质量,轮盘密度 8*104Kg/m3,其余材料参数为: E=200Gpa ?=0.3

||

|----50--------| || _____________________________||d=120 ^ ^ d0=10 || || h=0.5 |---------- 100----------------------------------|

算例命令流文件如下: /PREP7 ET,1,BEAM4 !* KEYOPT,1,2,0 KEYOPT,1,6,0 KEYOPT,1,7,1 KEYOPT,1,9,0 KEYOPT,1,10,0 *SET,p,acos(-1) *SET,R1,5 *SET,R2,60 R,1,p*R1**2,p*R1**4/4,p*R1**4/4,2*R1,2*R1, , RMORE, ,p*R1**4/2, , ,2175, , R,2,p*R2**2,p*R2**4/4,p*R2**4/4,2*R2,2*R2, , RMORE, ,p*R2**4/2, , ,2175, , !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2e5 MPDATA,PRXY,1,,.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,1e-10 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,2,,2E5 MPDATA,PRXY,2,,.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,2,,8E-8 K, ,,,, K, ,100,,, TYPE, 1 MAT, 1 REAL, 1

ESYS, 0 LSTR, 1, 2 LESIZE,ALL, , ,200, ,1, , ,1, LMESH, 1 D,1,UX D,1,UY D,1,UZ D,102,UY D,102,UZ FLST,2,1,2,ORDE,1 FITEM,2,200 EMODIF,P51X,MAT,2, FLST,2,1,2,ORDE,1 FITEM,2,200 EMODIF,P51X,REAL,2, FINISH /SOLU !* ANTYPE,2 !* MODOPT,DAMP,40 EQSLV,FRONT MXPAND,40, , ,0 LUMPM,0 PSTRES,0 !* MODOPT,DAMP,40,10,40000, ,OFF /STATUS,SOLU SOLVE FINISH


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