Ansys 案例研究 | 对中不良振动谐响应分析 原创

概述：

在高转速旋转设备中，精度极为重要。微小的对中偏差都可能对周围设备产生巨大的旋转力。本仿真演示了如何对发动机机架进行谐响应分析，并考察其旋转速度与反作用力的工作流程。

目标：

• 学习Ansys中谐响应分析的框架
• 学习使用不平衡质量施加旋转力的应用

步骤：

1、打开Ansys Workbench，创建一个“谐响应分析”，将单位设置为公制（kg、mm、s、N），导入发动机几何模型（图1）。

图1 发动机几何模型

2、对几何模型进行网格划分，并为几何模型指定材料。使用默认的结构钢，全局网格尺寸设为10mm。

3、定义分析设置和边界条件。发动机左、右两端固定，在发动机右侧孔处施加旋转力以模拟振动源（图2）。旋转力通过不平衡质量定义，质量为10kg，偏心半径为1mm。添加约束方程，使左侧孔与右侧孔的变形速度和幅值保持一致。请求求解0至1000Hz之间的载荷频率，并使用“完全法”求解。开启科里奥利效应，并添加0.02的阻尼比。

图2 发动机的边界条件

图3 旋转力被定义为一个不平衡质量

4、运行仿真。请求对整个发动机进行频率响应分析，以研究应力和变形随频率变化的响应。如图4所示，应力值随频率增加而增大。图5展示了频率为1000Hz时的应力分布云图。

图4 法向应力幅值 vs. 频率

图5 频率为1000Hz时的法向应力分布云图

总结：

本案例展示了如何对发动机进行谐响应分析，以研究旋转力对发动机应力分布的影响。