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SimXpert计算叶片动频


SimXpert 计算叶片动频 作者:Simwe 来源:MSC 发布时间:2012-10-12 【收藏】【打印】复制连接【大中小】我来说两句:(0) 逛逛论坛

1 概述 叶片动频是指转子叶片在发动机工作状态下的自振频率。以前常使用 Patran + MSC.Nastran SOL106 求解,求解设置为一个非线性稳态分析工况与一个模态分析工况, 二个工况都使

用相同的旋转条件和约束条件。此外,建模时还通常会根据结构的对称性,简 化建模过程。 SimXpert 作为 MSC 推出的新款前后处理器, 已不在界面上支持创建 SOL106 分析任务。 本文将介绍如何在 SimXpert 计算叶片动频。 2 求解序列介绍 既然 SimXpert 已不支持 SOL106,那么用哪个求解序列来分析叶片动频问题呢?答案是 SOL400。 MSC.Nastran SOL400 提供了功能强大的高级非线性求解功能。 它在集成了著名非线性软 件 Marc 的许多非线性功能,在处理非线性问题的能力上、性能上高于 SOL106。因此, 用 SOL106 处理的问题,都可以在 SOL400 上得到很好的解决,而且 SOL400 还能处理 SOL106 无法解决的问题。 SOL 400 最大的好处是提供了链式分析、耦合分析两种模式,用户可以很方便地进行各种 非线性分析及耦合分析,如考虑预加载的振动分析、热机耦合分析等。而各个载荷步易于控 制,还可以为每个载荷步设置不同的求解参数以提高分析精度与效率。 实际上,Patran 也可以实现 SOL400 的前后处理。但是 MSC Nastran SOL400 是一个 相对较新的求解序列,Patran 对它的支持并不是十分完美。 SimXpert 是 MSC 主推的新一代统一仿真环境。它对 SOL 400 的支持非常好,而且在它 的模型浏览器内,可以方便地进行 SOL400 分析任务创建与设置,如设置分析参数、载荷

步、载荷作用时间、输出请求等。 3 SimXpert 软件操作 SimXpert 的结构工作区 (Structures Workspace) 支持 SOL 400。 本文以下所述操作, 都是在结构工作区内进行。 请注意,叶片的建模通常是要考虑对称性的。这里存在一个问题,即 SimXpert 没有提供 创建循环对称 (Cyclic Symmetry) 约束的界面, 用户只能在界面上依靠创建铰支、 固支、 MPCs 等以等效循环对称约束。但是 SimXpert 支持直接读入 Patran DB 文件和 Nastran 输入文件,所以用户也可以在 Patran 添加循环对称约束后,导入到 SimXpert 中。本文不 讲述具体创建约束的过程。只专注于介绍分析任务的创建。 叶片 Demo 模型,截图如下:

模型上施加旋转力(Rotational Force)和约束,示意如下:

为后续操作方便,将它们都放在一个边界条件集合(LBC Set)内,如下图所示:

3.1 创建分析任务 在结构工作区, 在模型浏览器的模型树上右击以弹出右键菜单, 点击“Create new Nastran Job”,创建分析任务。

创建分析任务 需要注意的是,这里不要选中“Create Default Job Layout”。因为我们稍后要自行指定分 析任务布局。

在“Load Cases”上右击以弹出右键菜单,点击“Create Loadcase”创建工况(即 Patran 里的 Subcase)。注意,要选择 Analysis Type 为“Nonlinear Static”。这里我们不选择 “Auto Select LBC Set”,因为稍后要自行指定。

创建工况 然后,我们要在这个工况下创建稳态的载荷步(Load Step)以及模态分析的载荷步。创建 载荷步的方法是,在“Load Steps” 右击以弹出右键菜单。我们可以看到有两种载荷步:耦 合载荷步(Coupled Loadstep)和普通载荷步(Loadstep)。耦合载荷步只用于热机耦 合。而此例中的叶片动频不考虑热的因素,所以只用普通载荷步即可。叶片动频是考虑在稳 定工作状态(叶片旋转)下的模态,所以应当先令模型处于工作状态再进行模态分析,即第 一个分析类型选择“Nonlinear Static”,第二个选择“Normal Modes”。操作如下:

创建载荷步
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考虑到这两个载荷步的边界条件相同, 我们就直接将边界条件添加到工况中, 而不必重复添 加到每个载荷步。这是因为载荷步会自动包括它所在工况的边界条件、输出请求。这里就直 接将之前创建的边界条件集合加入即可,如下图所示,

引入边界条件 输出请求在“Output Requests”里添加,用户自行处理,这里不再赘述。至此,整个分析 任务创建完成。

3.2 分析参数设置 分析参数的设置,请参考非线性稳态分析、模态分析等参数设置。由于涉及内容较多,本文 篇幅有限,不再详述。仅截取一些常用界面图片供读者比对参考。 1. “Solver Control”,设置求解序列的相关参数;

2. “Load Case Control”,工况参数;

3. “Load Step Control”,载荷步参数。

稳态分析载荷步

模态分析载荷步 注意,在载荷步中,缺省情况下,前一个载荷步的结果会自动作为下一个载荷步分析的初始 条件,这也是本文先创建稳态载荷步再创建模态分析载荷步的原因。如需调整请在“Select Nonlinear Initial Condition”里修改,如下图。

修改初始条件设定

3.3 BDF 文件 BDF 文件片断如下,

其中 SUBCASE 对应“Load Cases”, STEP 对应“Load Steps”,NLIC 表示“Nonliear Initial Condition”。 3.4 结果后处理 从计算结果看,SOL400 和 SOL106 几乎一致。

SimXpert 结果后处理截图如下:

SimXpert 后处理效果图

4 结论 本文向用户介绍了如何使用 SimXpert 与 MSC.Nastran SOL 400 求解叶片动频。SOL 400 与现实问题的描述对应得更好,逻辑与分析流程上也更清晰。希望读者能够多尝试使 用 SOL 400 求解实际问题。


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