ANSYS临界转速计算
1 结构
如图1所示单转子结构,密度7800Kg/m3,E=206GPa μ=0.3,
2 操作步骤
2.1 建模
根据几何模型建立有限元模型,转子主体部分(盘、轴)采用SOLID45单元,支承采用弹簧—阻尼单元COMBIN14。弹簧—阻尼单元的末端约束所有自由度。为了避免轴向的刚体位移,将弹簧—阻尼单元始端的轴向自由度约束。
- 输入材料参数及弹簧刚度(COMBIN14的实常数)。
Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models
Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete
- 将转子主体的所有SOLID单元生成一个COMPONENT,命名为ROTOR。若为多转子,建立不同的COMPONENT,并按一定的转速关系输入转速。
Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component
- 对名称为ROTOR的COMPONENT施加转速(自转转速)。
a) 注意对COMPONENT施加转速之前,必须将OMEGA命令中的KSPIN开关设置为1。即计算时考虑SPIN SOFTENING效应。但并不利用OMEGA命令输入转速。
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Angular Velocity>
Global
b) 利用CMOMEGA命令对COMPONENT施加转速。该命令中的KSPIN开关控制转
子的正、反进动。若KSPIN=0,为正进动;若KSPIN=1,为反进动。
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Angular Velocity>On Components>By origin
- STATIC求解,打开预应力开关。
Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis
- MODAL求解,打开预应力开关。
- 输入不同的转速值,重复2.4~2.6,得到不同自转转速下的特征值(公转频率)。
- 利用CAMPBELL图求得临界转速(注意单位的统一)。
3 结果
ANSYS三维实体模型计算结果见表1。
自转频率 (HZ) |
1 |
2 |
0 |
40.96 |
216.60 |
50 |
41.18 |
219.33 |
100 |
42.63 |
230.13 |
200 |
45.62 |
263.19 |
300 |
48.05 |
299.71 |
通过CAMPBELL图得到:第一阶临界转速41.14Hz,第二阶临界转速299.1Hz。
WHIRL FREQUENCY(HZ) Campbell Diagram for Critical Speed
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