基于ansys二次开发技术的转子动力学程序开发

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1、基于ANSYS二次幵发技术的转子动力学程序开发孙立权赵俊明冯永志哈尔滨电气集团公司哈尔滨汽轮机厂有限责任公司研宄院根据和关文献和资料记载，GE等公司近些年来经常采用ANSYS等商业软件进行转子动力学计算。结合APDL语言和VB语言二次开发技术，进行转子动力学计算,可以提高建模、计算、后处理效率，提高前后处理的可视化，可以形成更简单易用的转子动力学程序。文屮介绍了基于二次开发技术的转子动力学程序编写的基本思路。利用编写的程序进行了几个复杂转子模型的计算，并利用标准计算程序对计算结果的准确性进行了验证分析。关键词：ANSYS;二次开发;转子动力学

2、;计算程序;DevelopmentofRotorDynamicsProgramBasedonANSYSSecondaryDevelopmentTechnologySUNLiquanZHAOJunmingFENGYongzhiHarbinElectricCorporation;ResearchInstitute，HarbinTurbineCompanyLimited:Abstract：Accordingtotherelevantliteratureanddatarecords,GEandothercompaniesinrecentyearsof

3、tenuseANSYSandothercommercialsoftwareforrotordynamicscalculation.CalculatingrotordynamicsproblemsusingsecondarydevelopmentmethodwithAPDLandVBlanguagecanimprovethemodeling,calculationandpost-processingefficiency,andimprovethevisualizationofpreandaftertreatment,andcanmakether

4、otordynamicsprogrammoresimpleandeasytouse.Thispaperintroducesthebasicideaofthedynamicprogrammingoftherotorbasedonthesecondarydevelopmenttechnology.Theprogramisusedtocalculatethecomplexrotormodel,andtheaccuracyoftheresultsisverifiedbythestandardprogram.Keyword：ANSYS;secondar

5、ydevelopment;rotordynamic;calculationprogram;0引言ANSYS近些年来在转子动力学计算方面具有广泛的实际应用，例如GE公司F级燃机的临界转速和不平衡响应相关计算就采用了ANSYS中的梁单元模型，并利用APDL语言进行了相关的二次开发。因此我们可以认为ANSYS完全具有进行专业转子动力学计算的能力，所缺少的只是相关专业领域的定制开发。由于利用ANSYS进行转子动力学计算需要进行许多专业的设置，如单元类型选择、单元关键选项和实常数的设定、边界条件的施加、坐标系的选取、载荷的施加、旋转部件和静止部件的设定

6、、求解器的选择和设定等专业的操作。如果对八NSYS不熟悉或者对转子动力学知识认识不深入，很难求得准确的结果。转子动力学计算时，一般要根据转子几何模型的具体情况进行轴段的划分，对于大型汽轮机和燃气轮机划分的轴段数目一般都在几百段左右，在转子建模时重复性工作多，工作量大。因此，通过上述分析可以看出ANSYS具有出色的转子动力学计算能力，但是建模效率不高，并II不具有简单易用的界面。因此，需要通过相关二次开发，使其适用于实际的工程应用，提高建模，计算效率。1转子动力学问题的计算方法Ruhl最早在1970年把有限元法应用到转子动力学问题的计算iil,

7、但他采用的是简单的工程梁模型，只计入轴的弯曲变形和平动动能。Nelson等［2-4］计入了转轴的陀螺效应和转动惯量，导出了Rayleigh梁-轴模型下的有限元刚度和质量阵。后来，Nelson又推导了Timoshenko梁-轴的有限元公式。通用的结构动力学方程：在静止坐标系下转子的动力方程为式中，CS>T为陀螺效应矩阵，反对称矩阵。Nelson等在1980年，将铁木辛科梁模型引入了转子动力学计算。和欧拉梁相比,铁木辛科梁考虑了剪切变形的影响，系数矩阵中考虑了剪切变形系数中=12EI/aAG1的影响。转子动力学计算并不只是普通结构动力学问题的特殊

8、情况，通用的结构动力学方程并不适用于转子动力学计算。通用的商业软件如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等并不是都具有转子动力学计算的能力，原因在于包括如ABA