转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用

转子结构一般为对轴对称结构;对于复杂结构,采用Solid186实体单元需要比较高的电脑配置而且计算耗时也比较长,此时可以考虑采用轴对称实体单元Solid272、273单元来模拟;Solid272、273单元每个节点只有3个方向的平动自由度,只要求模型轴对称,并不需要边界条件轴对称。

1问题描述

如图所示的转子模型,材料弹性模量为2.078E11Pa,密度为7800kg/m³,垂直面上两个方向的轴承刚度均为4.378E+07 N/m,暂不考虑阻尼的影响。求该转子模型的涡动频率、振型、临界转速;并对其进行优化设计,将一阶正进动临界转速值固定在17000rpm。

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图1

                                                            转子构造和几何尺寸

2结果分析

采用Solid272单元模拟得到前4阶振型及坎贝尔图如下:

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图2

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图3

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图4

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图5

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图6

采用Solid186单元模拟得到前4阶振型及坎贝尔图如下:

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图7

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图8

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图9

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图10

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图11

对比上述的涡动频率及振型可知,Solid272与Solid186结果是一致的,两者得到的临界转速分别如下:

临界转速/rpm

Mode-1

Mode-2

Mode-3

Mode-4

Mode-5

Solid272单元

0

14572

17134

46165

50103

Solid186单元

0

14620

17215

46181

50200

将圆盘厚度以及轴承刚度参数化,设置目标函数为一阶正进动临界转速值Seek Target=17000,得到圆盘厚度、轴承刚度与临界转速的关系图如下:

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图12

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图13

通过优化设计分析可知,当圆盘厚度取65.64mm,轴承刚度为47936N/mm时,该转子模型的一阶正进动临界转速为17000rpm。

3模型建立

分析项目图如下所示:

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图14

在Engineering Data设置好材料属性,导入面体模型,设置其厚度为0.001mm;点击第一个Surface Body右键插入command,输入“mat1 = matid”,同理第二个、第三Surface Body分别输入“mat2 = matid”,“mat3 = matid”

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的图15


转子动力学系列(十):不平衡激励下的启动过程瞬态转子动力学分析

转子动力学系列(九):基于ANSYS Workbench的多轴转子临界转速

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用

转子动力学系列(七):带支承结构的复杂转子分析

转子动力学系列(六):考虑预应力的转子动力学分析

转子动力学系列(五):随转速变刚度和变阻尼的模拟

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)

转子动力学系列(三):不同建模单元对比(BEAM188与SOLID186)

转子动力学系列(二):不平衡响应分析

转子动力学系列(一):临界转速与坎贝尔图


以下内容为付费内容,请购买后观看
该付费内容为:
包含 10张图片 1个附件
售价: 3人购买
转子动力学

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的评论13条

  • 笛声
    0
    👍
  • 钟伟良
    0
    可以去看看我的帖子,有一系列转子动力学的文章~

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用的相关案例教程

转子动力学的瞬态分析支持完全法和模态叠加法(模态分析必须为QRDAMP法)。完全法采用NR不对称矩阵求解(NROPT,UNSYM)。 若转速是变化的(如启动过程),则不支持模态叠加法,因为这种情况的每个频率步必须重新计算回转矩阵,只有完全法可用。 1.问题描述 一个简单的简支转子模型:刚性盘位于其长度的1/3处,轴承位于其长度的2/3处。在刚性圆盘处作用一不平衡质量,不平衡质量为0.1g,到转轴轴
多轴转子分析与独立转子分析基本相同,需要注意的是提前将各转子的转动部件用Named selections定义好。 在不同的载荷步,多轴转子的转速比可以改变,但转速随载荷步为升序。 1. 问题描述 如下图所示的多轴转子,转子1和转子2位于XZ平面,转子3与前者不在一个平面中。各转轴长度和轴径以及圆盘厚度和半径等见图b、图c,约束与连接如图a所示。各转子间的转速比为1:3:2,各轴承刚度K11均为1E
案例14-基于Nelson-Vaugh转子代表模型的轴组件转子动力学 转子动力学在确定临界速度和最终设计能够承受极端振动的转动结构中扮演重要的地位。本案例演示了使用Nelson-Vaugh转子模型的转子动力学分析应用。 使用3D实体模型的2D轴对称代表模型来做转子动力学分析。2D轴对称模型的分析结果与全3D模型的结果进行对比。 主要演示了下列概念和技术: • 3D几何体的轴谐网格 • 圆盘和轴承建
对于做岩土类数值分析的同学来讲,常见的模拟单元最为熟悉的莫过于Plane42以及Solid45单元,前者用于二维实体分析,后者用于三维实体分析,而随着ANSYS版本的逐渐更新,这两种老旧单元被新单元Plane182以及Solid185替代,而当同学们采用新的单元来模拟岩土类本构模型时,若采用经典DP材料模型,点击求解之后会出现如下错误: EDP plasticity: Yield Function
有限元在求解结构问题时,最先得到的是各个节点的位移,再通过弹性力学方程得到单元的应力和应变,得到的单元应力应变实际上是一个函数,这个函数能够描述单元内所有位置处的应力场。无疑,这样没法在软件中显示结果,因此单元解需要确定一些积分点(高斯点),通过积分得到这些积分点的解,这些积分点的解代表单元解。 积分点通常和单元的节点位置不重合,因此想要得到单元节点的解,需要将积分点的解根据某种规则外推,以一种近
硕士/工程师
影响力
粉丝
内容
获赞
收藏
    项目客服
    培训客服
    14 1