一文览尽转子动力学横向、扭转、轴向及耦合振动分析
2018年12月5日 11:06目前DyRoBeS轴承-转子动力学分析与设计软件共含有8大模块，分别是Rotor（转子动力学模块）、BePerf（滑动轴承性能模块）、ThrustBrg（止推轴承模块）、GearLoad（齿轮、轴承载荷模块）、RotorBal（转子动平衡模块）、SpiralGF（先进螺旋密封模块）、LabySeal（迷宫密封模块）、Carbon Ring Seal（石墨环密封模块），如下表1及图1所示。
表1 DyRoBeS软件八大模块汇总
图1 DyRoBeS软件模块图，红色框为本次推文重点介绍的Rotor模块
小编将向大家展示这些模块的强大功能！
Rotor（转子动力学模块）是大部分旋转机械用户都要用到的，可以看到，DyRoBeS软件的Rotor模块可以进行四种类型的振动分析，如下图2所示，分别是Lateral Vibration（横向振动）、Torsional Vibration（扭转振动）、Axial Vibration（轴向振动）、Lateral-Torsional-Axial Vibration（横向-扭转-轴向耦合振动）。而对于第四种Lateral-Torsional-Axial Vibration（横向-扭转-轴向耦合振动）分析，也可以进行两种耦合振动分析，比如横向＋扭转振动分析、横向＋轴向振动分析、扭转+轴向振动分析，可以说，DyRoBeS软件提供的四种振动分析涵盖了几乎所有转子的动力学分析类型。
图2 DyRoBeS软件的Rotor模块的四种振动分析类型
DyRoBeS软件的Rotor模块中，在Tools菜单栏里提供了各种类型轴承以及各型动密封等等的计算工具接口，详见下图。
首先看八大模块的第1个，也是大部分旋转机械用户都要用到的，Rotor（转子动力学模块），小编分别按照横向振动功能介绍、扭转振动功能介绍、轴向振动功能介绍、横向-扭转-轴向耦合振动功能介绍进行，每个部分的功能单独梳理。
Rotor模块中横向振动功能梳理
静力分析及轴承载荷分析
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
挠度曲线（Deflection Curves）
转子支撑载荷及挠度等参数
剪切力分析（shear force）
弯矩分析（bending moment）
剪切应力分析（shear stress）
弯曲应力分析（bending stress）
临界转速分析
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
转子模态振型（Modal Shapes）
有图形显示及动画显示，有缩放功能等
能量分布（Energy Distribution）
势能分布图（应变能）（Potential Energy）
动能分布图（Kinetic Energy）
模态应力（Modal Stress）
剪切应力分析（shear stress）
临界转速随支承刚度的变化图（Critical Speed Map）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
临界转速图
在一张图中给出转子前三阶临界转速随支承刚度的变化，并且横纵坐标可根据要求设定为线性或者对数，满足不同客户的作图习惯。
涡动速度和稳定性（Whirl Speed&Stability）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
涡动速度图（Whirl Speed Map）
也就是坎贝尔图（Campbell图）
稳定性分析（Stability Map）
横坐标转速，纵坐标为对数衰减率，当对数衰减率＜0时的转速即为失稳转速
根轨迹图（Root Locus Plot）
三维模态振型图（3D Precession Mode ）
实现模态振型的三维动画演示
稳态同步响应（Steady Synchronous Response）
线性系统的输入数据和系统参数文本介绍（Text-Linear System）
非线性系统的输入数据和系统参数文本介绍（Text-Nonlinear System）
伯德图（Bode Plot）
含幅频图（Amplitude）和相频图（Phase）
极坐标图（Polar Plot）
奈奎斯特图（Nyquist Plot）
椭圆轨道图（Elliptical Orbital Axes vs. Speed）
多节点响应（Responses at Multiple Stations）
三维轴系响应（3D Shaft Response）
位移轨迹-单节点（Displacement Orbit-Single station ）
轴承/支承传递力（Bearing/Support Transmitted Forces）
轴承/支承力-伯德图（Bearing/Support Forces-Bode Plot）
轴承/支承力-极坐标图（Bearing/Support Forces-Polar Plot）
单元剪力和弯矩（Element Shear Forces and Moments）
挤压油膜阻尼器-偏心率（Squeeze Film Damper-Eccentricity Ratio）
挤压油膜阻尼器-等效刚度和阻尼（Squeeze Film Damper-Equivalent K and C）
稳态谐波响应（Steady Harmonic Response）
注：稳态同步响应对应的激励是不平衡量、轴弯、不对中等常见激励形式输入；稳态谐波响应对应的激励是以简谐激励公式的形式输入，更多元，不平衡量等也可以用简谐激励公式的形式输入。
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
幅频图和相频图（Amplitude and Phase vs. Frequency）
轴承/支承传递力（Bearing/Support Transmitted Forces）
激励频率与转子转速（Excitation Frequency vs. Rotor Speed）
稳态机动载荷响应分析（Steady Maneuver Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
稳态响应曲线（Steady Response Curves）
瞬态响应-时域（Time Transient Responses-Time）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
三维轴系响应（Shaft Response-3D）
X-Y图（X-Y Plot）
随时间的响应分析（Responses vs. Time）
FFT频谱分析（FFT Spectrum）
轴承力（Bearing Forces）
时间-转速图（Speed vs.Time）
瞬态响应-频域（Time Transient Responses-Frequency）
响应瀑布谱图（Response Waterfall Plot）
响应谱密度图（Response Spectral Intensity Plot）
阶次响应（Response Order Tracking）
轴心轨迹（Centerline Zero Order）
传递力的瀑布图（Transmitted Force Waterfall Plot）
传递力的谱图（Transmitted Force Spectral Plot）
传递力的阶次响应（Transmitted Force Order Tracking）
静载荷（Static Loads）
悬链（重力垂度）分析Catenary（Gravity Sag）Analysis
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
悬链曲线（Catenary Curve）
Rotor模块中扭转振动功能梳理
扭转振动
模型概要（Model Summary）
固有频率和模态（Nature Frequencies and Modes）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
坎贝尔图（Interference Diagram）
模态振型图（Mode Shapes）
模态应力/位移（Mode Stress/Displacement）
稳态响应—单谐波（Steady State Response-Single Harmonic）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
多节点的位移分析（Multiple Station Displacements）
多振动力矩分析（Multiple Vibratory Torques）
随转速的激励分析（Excitations vs. rpm）
单元挠度分析（Element Deflection）
单元振动力矩（Element Vibratory Torques）
随转速的振动应力分析（Vibratory Stress vs. rpm）
指定转速下的应力及位移分析（Stress/Displacement at given rpm）
稳态响应-往复式激励（Steady State Response-Recip.Excitations）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
节点位移分析（Station Displacements）
单元挠度分析（Element Deflection）
子单元挠度（Sub-Element Deflection）
单元振动力矩（Element Vibratory Torques）
子单元振动力矩（Sub-Element Vibratory Torques）
随转速的振动应力分析（Vibratory Stress vs. rpm）
指定转速下的应力及位移分析（Stress/Displacement at given rpm）
阻尼热载荷（Damper Heat Load）
基于时间的瞬态响应分析（Time Based Transient Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
节点位移分析（Station Displacements）
节点速度分析（Station Velocity）
单元挠度分析（Element Deflection）
振动力矩分析（Vibratory Torques）
振动应力分析（Vibratory Stress）
应用激励分析（Applied Excitation）
FFT-单元挠度分析（FFT-Element Deflection）
FFT-激励分析（FFT- Excitation）
Rotor模块中轴向振动功能梳理
轴向振动
模型概要（Axial-Model Summary）
固有频率和模态分析（Nature Frequencies and Modes）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
坎贝尔图（Interference Diagram）
模态振型图（Mode Shapes）
稳态响应分析（Steady State Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
位移分析（Displacements）
振动力分析（Vibratory Forces）
随转速的激励分析（Excitations vs. rpm）
Rotor模块中横向-扭转-轴向耦合振动功能梳理
横向-扭转-轴向振动分析
模型概要（Model Summary）
涡动速度和稳定性分析（Whirl Speed and Stability Analysis）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
涡动速度图或坎贝尔图（Whirl Speed Map）
稳定性图（Stability Map）
根轨迹图（Root Locus Plot）
三维模态振型图（3D Precession Mode ）
稳态同步响应（Steady Synchronous Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
横向振动（Lateral Motion）
扭转和轴向振动（Torsional and Axial Motion）
齿轮啮合动态力（Gear Dynamic Force）
瞬态时间响应（Time Transient Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
横向振动（Lateral Motion）
扭转响应（Torsional Response）
轴向响应（Axial Response）
齿轮啮合动态力（Gear Dynamic Force）
稳态谐波响应（Steady Harmonic Response）
输入数据和系统参数文本介绍（Text）
横向振动幅频和相频分析（Lateral Amplitude and Phase vs. Speed）
不同节点的横向振动响应分析（Lateral Response at Multiple Station）
轴系响应分析-三维动画（Shaft Response-3D Animation）
位移轨迹-单节点（Displacement Orbit-Single Station）
轴承/支承传递力（Bearing/Support Transmitted Forces）
扭转节点位移（Torsional Station Displacement）
扭转单元挠度（Torsional Element Deflection）
轴向节点位移（Axial Station Displacement）
轴向单元挠度（Axial Element Deflection）
齿轮啮合动态力（Gear Dynamic Force）
随转速的激励频率分析（Excitation Frequeny vs. Rotor Speed）
来源：DyRoBeS
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