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1、ANSYS转子动力学分析安世亚太西区客户支持部2008-10-14目录•转子动力学的理论背景•转子动力学分析的基本内容•转子动力学分析的求解•应用实例•总结转子动力学理论背景yzxbearingδrotorshaftωbearing转子动力学理论背景在非零转速下的Coriolis和不平衡项转子动力学分析的两种形式•在静止坐标系下–在静止坐标系下，考虑：gyroscopic矩阵•基于柔性体动力学的旋转坐标系–旋转坐标系可以导出：Coriolis矩阵以及Coriolis力这两种分析类型都可以考虑旋转软化效应转子动力学分析的坐标系•当结构旋转时，惯性力和惯性力矩都
2、会体现出来•为了最好的表述这些量,我们可以选择静止坐标系:globalCartesian(OXYZ)或者旋转坐标系：附着在旋转结构上的(O'X'Y'Z')yY’r’P’PrX’StationaryFrameStationaryFrameRZ’RotatingFramexoz转子动力学分析的基本方程Dynamicequationinrotatingreferenceframe⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎧⎫⎢M⎥{&u&}+(⎢C⎥+[C]){u&}+(⎢K⎥−[K]){u}=⎪F⎪⎢⎥r⎢⎥corr⎢⎥r⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎢⎥spin⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎭Coriolisforce
3、{fc}=[C]{u&r}corioTCoriolismatrix[Ccor]=2∫ρΦωΦdv,⎡0−ωzωy⎤⎢⎥ω=⎢ωz0−ωx⎥⎢⎥⎣⎢−ωyωx0⎥⎦转子动力学分析的基本方程Dynamicequationinstationaryreferenceframe⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎧⎫⎢M⎥{&u&}+(⎢C⎥+[C]){u&}+⎢K⎥{u}=⎪F⎪⎢⎥⎢⎥gyr⎢⎥⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎭Gyroscopicmoment{fg}=[Cgyro]{u&}目录•转子动力学的理论背景•转子动力学分析的基本内容•转子动力学分析的求解•应用实例•总结转子动
4、力学分析的内容和应用•转子动力学分析包括–无阻尼临界转速计算–不平衡响应分析–有阻尼特征值计算–稳定性分析•典型的应用包括–轴的弯曲变形–扭转振动–转轴不对中–转动部件的平衡–流体引起的振动（与CFD）转子动力学分析的计算项目•寻找临界转速•不平衡响应计算•基础激励响应计算•转子旋转以及系统稳定性预估•转动部件陀螺力矩生成•柔性轴承影响(oilfilmbearings)(oilfilmbearings)•转子不平衡力以及其它激励力的计算目录•转子动力学的理论背景•转子动力学分析的基本内容•转子动力学分析的求解•应用实例•总结转子动力学的求解Stationar
5、yFrameRotatingFrame•基本的转子动力学•基本的柔性体动力学•需要轴对称结构•不必是轴对称结构(或者循环对称结构)•允许多级旋转比率和静止的组件•单一的转速比•边界条件和计算结果在静止坐标系•边界条件和计算结果在旋转坐标系•能够生成Campbell图•适用的分析类型：•使用的分析类型：STATIC,MODAL,MODAL,HARMONICandHARMONIC,TRANSIENTTRANSIENT转子动力学求解对比项StationaryFrameRotatingFrameMASS21SHELL181MASS21,SHELL181,PLANE1
6、82,PLANE183,BEAM4,PIPE16,MASS21,SOLID45,SOLID185,SOLID186,单元类型SOLID95,,,,SOLID185,SOLID186,SOLID187BEAM188SOLID187,BEAM188,BEAM188,BEAM189.BEAM189,SOLSH190,SHELL281.PLANE223,SOLID226SOLID227SOLID226,SOLID227Static,Modal,Modal,Transient,分析类型Transient,HarmonicHarmonic功能和常用命令•Omegacom
7、mand–(OMEGA,CMOMEGA)•Corioliscommand–(CORIOLIS)•CampbelldiagramCampbelldiagram-(PLCAMPBPRCAMPBCAMPB)(PLCAMPB,PRCAMPB,CAMPB)•Backward/forwardwhirl&instability•MliMulti-spoolrotors•Whirlorbitplots–(PLORB,PRORB)•Bearingelement–(COMBIN214)•UnbalanceresponseUnbalanceresponse(SYNCHRO)OME
8、GA/CMOMGACommand•OMEGA:该命令
