ANSYS转子动力学分析——安世亚太
Ansys安世亚太培训-ch8_DS
…区域边/点结果
• 可以仅显示一条边边上的结果
– 为区域结果选择一条边
– 映射到这条边上的结果将会被画出
• 同样可以显示一个点的结果. 因为只有一个点所有 不会显示结果云图, 但所选点的值将会在Details view 中给出
… 重命名区域结果
• 对于区域结果, 自动重命名结果分支非常有用
– 在结果分支是点击鼠标右键选择 “Rename Based on Definition.” 名字将会变得更具有说明信息.
– 警告能被使用在任何云图结果上(除了矢量结果) – 选择result 分支条 并且加一个警告 – 在Details view里, 指定准则
• result 分支条里的最大值或最小值可以使用 • 输入开始使用的值
– 在结构树里面, 一个绿色的对号表示满足准则要求. 一个红色 的感叹号表示不满足准则要求.
…探测工具
• 探测工具范例：
– 局部坐标系的定义如图所示； – Probe tool放在局部坐标系上； – 需要察看应力结果；
Local CS
Probe Tool
… 动画控制
• 动画控制工具栏允许用户去播放、暂停和停止播放动画； • 点击图形窗口下部的“animation”按钮可以进入动画控制模 式；
• Results scoping 能在Solution 分支的任何结果项 中执行
… 区域面/零件结果
• 进行scope 结果, 按下面步骤进行:
– 选择零件或者区域, 然后选择感兴趣的结果 – 选择结果项, 然后点击Details view的“Geometry”. 选择零件或区域，然后点击Apply
C. 输出结果
• 来自Design Simulation 的表格数值能输出到Excel表 格进行数据处理 • 输出Worksheet 表信息, 按下面步骤进行:
ANSYS中的转子动力学计算
ANSYS 中的转子动力学计算安世亚太 许明财转子动力学是固体力学的一个重要分支，它主要研究旋转机械的“转子－支承”系统在旋转状态下的振动、平衡和稳定性问题，其主要研究内容有几个方面：临界转速、动力响应、稳定性、动平衡技术和支承设计。
在旋转机械研究设计中，转子动力学的性能分析是极其重要的一个方面。
旋转机械广泛应用于以下领域: y 涡轮机械 y 能量站 y 机械工具 y 汽车y 家用器械 y 航空领域 y 船舶推进系统 y 医疗器械 y 计算机设备传统的转子动力学分析采用传递矩阵方法进行，由于将大量的结构信息简化为极为简单的集中质量—梁模型，不能确保模型的完整性和分析的准确度；而有限元在处理转子动力学问题时，可以很好地兼顾模型的完整性和计算的效率，但多年来转子的“陀螺效应”一直是制约转子动力学有限元分析的“瓶颈”问题。
ANSYS 很好地解决了动力特性分析中“陀螺效应”影响的问题，而且陀螺效应的考虑不受计算模型上的限制，使得转子动力学有限元分析变得简单高效。
本文对ANSYS 的转子动力学计算功能进行简要介绍。
1 ANSYS 转子动力学的理论基础ANSYS 转子动力学分析中，两种参考坐标系可供选择：静止坐标系和旋转坐标系。
空间点P 在静止坐标系（其原点在O′）下的位置矢量为r′，在旋转坐标系（其原点在O）下的位置矢量为r。
在静止坐标系下转子的动力方程为：[][][]{}F {u}K }u ]){gyr [C C (}u{M =+++&&& 式中:为陀螺效应矩阵]gyr [C在旋转坐标系下转子的动力方程为：[][][]{}F }r ]){u spin [K K (}ru ]){cor [C C (}r u {M =−+++&&& 式中:为哥氏效应矩阵, 为旋转软化效应刚度矩阵]cor [C ]spin [K 2 ANSYS 转子动力学的计算功能和新技术ANSYS 转子动力学计算包含如下功能：y 无阻尼临界转速分析 y 不平衡响应分析 y 阻尼特征值分析 y 涡动和稳定性预测 典型的应用包括: y 轴的弯曲变形 y 扭转振动 y 转子轴未对准 y 旋转部分的平衡 y 流制振动为了分析时计入哥氏效应、陀螺效应和支承的影响，ANSYS 发展了下列新技术单元：SHELL181 4节点有限应变壳单元 PLANE182 二维4节点结构实体单元 PLANE183 二维8节点结构实体单元 SOLID185 三维8节点结构实体单元 SOLID186 三维20节点结构实体单元 SOLID187 三维10节点四面体结构实体单元BEAM188 三维一次有限应变梁单元 BEAM189 三维二次有限应变梁单元 SOLSH190 三维8节点层合实体-壳单元 COMBIN214二维轴承单元(可变刚度和阻尼)ANSYS 考虑陀螺效应时没有计算模型上的限制，故可选择一维（梁、管）、二维（轴对称）和三维复杂计算模型进行分析。
ANSYS热分析PPT合集 安世亚太内部教程
目录第1 章– 介绍– 概述– 相关讲座& 培训– 其他信息来源第2章– 基本概念第3 章– 稳态热传导(no mass transport of heat)第4 章– 附加考虑非线性分析第5章– 瞬态分析1-31-51-121-132-13-14-15-1第6 章– 复杂的, 时间和空间变化的边界条件第7章– 附加对流/热流载荷选项和简单的热/流单元第8 章– 辐射热传递– 例题-使用辐射矩阵的热沉分析第9 章– 相变分析– 相变分析例题- 飞轮铸造分析第10 章– 耦合场分析6-17-18-18-439-19-1410-1目录(续)第1 章介绍先决条件•理解热传递讲座的先决条件包括:– 掌握ANSYS 第1部分的培训课程或具备相应的ANSYS 实践经验 。
– 理工科学士或具备相等程度的热传递知识。
章节内容概述• 第1 章- 介绍• 第2 章- 基本概念– 术语– 符号和单位– 热传递的类型– 能量守恒定律(热力学第一定律)– 瞬态热传导的控制微分方程– 有限元方法– 有限元热分析中的基本符号– 如何使热传递分析包括非线性?章节内容概述• 第2 章- 续– 何时需要定义比热和密度?– 同结构分析的比较– 单元库概况；功能和限制– 例题1 - 基本热传递分析• 第3 章- 稳态热传递– 稳态热传递的控制方程– 热边界条件类型– 热分析样板– GUI 和ANSYS 命令– 分析过程逐步的讲解，使用例题: 带Fins的钢管的热分析章节内容概述• 第3 章- 续• 前处理- 建立模型• 求解处理器• 后处理器-“后处理101”– 例题2 - 晶体管的稳态热分析• 第4 章- 附加考虑非线性分析– 时间，载荷步, 子步和迭代方程– 收敛准则– 初始温度– 阶跃或渐进载荷– 其他非线性选项– 输出控制选项章节内容概述• 第4 章- 续– 控制/查看非线性分析– 例题3 - 晶体管的非线性热分析• 第5 章- 瞬态分析– 控制方程– 与稳态分析的区别– 查看瞬态结果– 例题4 - 晶体管的瞬态热分析• 第6 章- 复杂的, 时间和空间变化的边界条件– 表格化的热边界条件(载荷)– 基本变量– 用户定义的因变变量章节内容概述• 第6 章- 续– 典型的应用实例– 优点和缺点– 定义关键时间和输出时间– ANSYS 表格和数组复习– 例题5 - 有表格化载荷的瞬态练习• 第7 章-附加对流/热流载荷选项和简单的热/流单元– 对流作为平面载荷施加– 对流连接单元– 平面效果单元– 接触热阻的建模– 1D 热/流单元– 用户对流子程序章节内容概述• 第7 章- 续– 例题 6 - 低压气轮机箱的热分析• 第8 章- 辐射– 辐射概念的回顾– 基本定义– 辐射建模的可选择方法– 辐射矩阵模块– 辐射分析例题- 使用辐射矩阵模块进行热沉分析，隐式和非隐式方法。
Ansys转子动力学
基于ANSYS的转子动力学分析1、题目描述如图1-1所示，利用有限原原理计算转子临界转速以及不平衡响应。
图 1-1 转子示意图及尺寸2、题目分析采用商业软件ANSYS进行分析，转子建模时用beam188三维梁单元,该单元基于Timoshenko梁理论,考虑转动惯量与剪切变形的影响。
每个节点有6个（三个平动,三个转动）或7各自由度(第七个自由度为翘曲，可选）。
轴承用combine214单元模拟。
该单元可以模拟交叉刚度和阻尼。
只能模拟拉压刚度，不能模拟弯曲或扭转刚度。
该单元如图2-1所示,其有两个节点组成，一个节点在转子上，另一个节点在基础上。
图 2-1 combine214单元对于质量圆盘，可以用mass21单元模拟，该单元有6个自由度，可以模拟X ，Y ，Z 三个方向的平动质量以及转动惯性。
3、计算与结果分析 3。
1 转子有限元模型建模时，采用钢的参数，密度取37800/kg m ,弹性模量取112.1110pa ，泊松比取0.3。
轴承刚度与阻尼如表1所示,不考虑交叉刚度与阻尼，且为各项同性。
Kxx Kyy Cxx Cyy 4e7N/m 4e7N/m 4e5N 。
s/m 4e5N 。
s/m将转子划分为93个节点共92个单元。
有限元模型如图3-1所示.图 3—1 转子有限元模型施加约束时，由于不考虑纵向振动与扭转振动，故约束每一节点的纵向与扭转自由度，同时约束轴承的基础节点。
施加约束后的模型如3-2所示。
图 3-2 施加约束后的有限元模型3.1 转子临界转速计算在ANSYS中可以很方便的考虑陀螺力矩的影响.考虑陀螺力矩时，由于陀螺矩阵是反对称矩阵，所以求取特征值时要用特殊的方法。
本文考虑陀螺力矩的影响，分析了在陀螺力矩的影响下,转子涡动频率随工作转速的变化趋势,其Campell图如图3-3所示。
同时给出了转子的前四阶正进动涡动频率与反进动涡动频率以及固有频率。
如表3—2所示。
表 3—2 转子涡动频率随转速的变化Ω(rpm ） 010000 20000 3000040000 1F ω（Hz ） 54。
Ansys安世亚太培训-ws_04-1
ANSYS WORKBENCH 11.0 WORKSHOP（DS）作业4.1线性结构分析作业4.1 –目标•作业4 是一个由5个零部件组成的叶轮泵的装配体。
我们主要的目标是对此预带100N皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证:–在加载后，叶轮变形不会超过0.075mm.–环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限.作业4.1 –假设•假设泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施加“无摩擦支座约束(Frictionless Support)”，来模拟其约束.•同样，可在相对轴孔的固定孔上施加“无摩擦支座约束(Frictionless Support)”，用于模拟紧固螺栓的接触。
（注：如果需要获得在固定孔上的准确应力值，最好采用“Component only”支座。
•最后，在滑轮上施加轴承载荷（x=100N), 以模拟由皮带驱动的载荷。
轴承将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（Compression Only)作业4.1 –接触假设•对于此Workshop，我们在DS中将有两种线性接触可被用，“Bonded”与“No Separation”.在此分析中，重要的是明白与理解包含与接触行为相关的所有假设。
作业4.1 –起始页•从发射台启动DS.•通过“Geometry > From File . . . “选择“Pump_assy3.x_t”.•当DS 启动后点击右上角的‘X’关闭向导模板作业4 .1–前处理1.设置工作系统单位制为公制毫米制.–“Units > Metric (mm, Kg, MPa, C, s)”.12.在目录树中点击泵外壳（Part1).–“Model > Geometry > Part 1”.3.“Detail”中输入材料“polyethylene”.23. . .作业4 .1–前处理•切换图示中前4个接触域为”NoSeparation”.4.按住Shift键，同时点击前4个接触命令条.5.从明细窗中将接触类型设为“noseparation”.•将其余的接触域设置为“绑定（Bonded）”.4 5作业4 .1–环境•施加螺栓载荷:76.点击“Environment”命令条.7.点击如图所示的滑轮表面.8.插入一个轴承载荷.–“RMB > Insert > Bearing Load”9.在明细表中将“Components”设置为“X = 100 N”.8910. . .作业4.1 –环境10.点击泵外壳(part 1)上相对应的面.11.插入一个“无摩擦支座(Frictionless Support ）”约束.–“RMB > Insert > Frictionless Support”.11. . .作业4.1 –环境•现在我们将在如图所示的8个安装孔上的沉孔部分施加”无磨擦约束（Frictionless Support)”.•通过按住CTRL键,同时可以分别一起选中每一个所要求的表面，并且我们可以使用一个在DS安装过程中生成的宏（可根据尺寸大小进行选择）.在选取初始面后，运行宏命令找到并选取所有尺寸相同的面。
基于ANSYS的电机转子的动力学分析
现代工业上旋转机械单机容量在不断增大，而转子直径不可能随其容量的增大而按比例增大。
高转速轻结构是近代高速旋转机械的发展和设计趋势。
本文使用ansys研究了电机转子动力学问题，得出ansys可以计算转子动力学问题。
1 引言转子动力学的研究，最早可追溯到十九世纪六十年代。
一个多世纪以来，随着大工业的发展，转子系统被广泛地应用于包括燃气轮机、航空发动机、工业压缩机等机械装置中，在电力、航空、机械、化工、纺织等领域中起着非常重要的作用。
因而，转子动力学有着极强的工程应用背景，其相关的研究工作也越来越受到人们的重视。
由于材质的不均匀，制造、加工及安装误差等，转子系统不可避免的存在着质量偏心，同时转子在工作过程中还可能产生热变形以及磨损和介质的姑附等现象，这些因素或多或少都会导致转子不平衡的增大从而使转子的不平衡振动增大。
由过大的不平衡量引起的转子系统的振动是十分有害的，它使机械的效率降低、载荷增加，使一些零部件易于磨损、疲劳而缩短寿命，较大的振动还会恶化操作人员的劳动环境，甚至会导致发生机毁人亡的严重事故。
消除或者减小转子系统的振动首先考虑是对转子进行平衡。
现代工业上旋转机械单机容量在不断增大，而转子直径不可能随其容量的增大而按比例增大。
高转速轻结构是近代高速旋转机械的发展和设计趋势。
转子设计和发展的这种趋势对转子的质量不平衡提出了严格的限制。
这种情况下，转子的动力学变得更加突出和重要。
本文使用ansys研究了某电机转子的动力学问题，为转子动力学设计找到了一个新的途径。
2 模型的建立及计算如图1所示，为电子转子的有限元模型，使用BEAM188单元模拟转子的轴，使用MASS21单元模拟转子，使用单元COMBI214模拟轴承。
图1 电机转子的有限元模型（不显示单元）图2 电机转子的有限元模型（显示单元）图3给出了Beam188 单元的几何简图。
Beam188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。
安世亚太：基于ANSYS WB平台的滑动轴承分析工具(一)
本文主要针对Tribo-X inside ANSYS的功能及各方向应用实例进行介绍，限于篇幅关系会分五篇进行介绍，第一篇主要结合软件的需求、理论、功能及应用方向进行介绍，第二篇至第五篇将结合具体应用方向的示例进行介绍。
本篇为第一篇。
一、滑动轴承计算应用场景滑动轴承大量用于旋转机械结构，系统力学行为与滑动轴承的特性参数密切相关，有必要对滑动轴承进行计算以获取轴承参数，研究轴承受力状态，如油膜压力、油膜间隙、轴承剪力、油膜刚度、油膜阻尼等。
但滑动轴承计算在本质上属于复杂的多物理场问题，涉及流体力学、结构力学、热力学，而且尺度极小，通常间隙量仅为数十到数百微米，经典三维CFD或者有限元计算难度很大。
基于ANSYS WB平台开发的滑动轴承计算工具Tribo-X inside ANSYS是基于热弹油膜动力学的滑动轴承求解器，它采用合理简化算法，实现从3D计算到2D计算的转换，基于简单模型快速完成滑动轴承计算。
Tribo-X inside ANSYS将Tribo-X求解器集成到ANSYS Workbench环境中，基于ANSYS环境建模、设置滑动轴承计算参数并驱动Tribo-X求解器实现滑动轴承快速计算，解决了传统CAE 方法难以计算滑动轴承的困难，可以获取轴承重要参数，研究轴承受力状态，预测旋转轴承系统的稳定性，对轴承参数进行设计优化，并可以将轴承计算与ANSYS Mechanical结构计算联合，精确考虑轴承特性对系统力学特性（如转子动力学）的影响。
二、Tribo-X inside ANSYS概述1、适用的轴承目前版本功能支持的滑动轴承类型如图所示：图-适用于TriboX-inside ANSYS进行分析的轴承（红线框内）2、合理假定油膜间隙远小于轴承尺寸厚度方向压力不变3、理论公式TriboX-inside ANSYS基于TEHD（热弹油膜动力学）的油膜轴承求解器，图-润滑方程图-三维NS方程(CFD)与二维雷诺方程（Tribo-X）计算结果对比●RDE与CFD计算结果存在微小偏差●RDE计算时间明显低于CFD的计算时间4、应用方向Tribo-X求解器集成在ANSYS Workbench环境中，二者优势互补。
安世亚太谱分析
§4.1谱分析的定义谱分析是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。
谱分析替代时间－历程分析，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷(如地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等等)的动力响应情况。
§4.2什么是谱谱是谱值与频率的关系曲线，它反映了时间－历程载荷的强度和频率信息。
ANSYS的谱分析有三种类型：·响应谱分析Ø单点响应谱（Single-point Response Spectrum，SPRS）Ø多点响应谱（Multi-point Response Spectrum，MPRS）·动力设计分析方法（Dynamic Design Analysis Method，DDAM）·功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）在ANSYS/Professional产品中只提供单点响应谱方法。
§4.2.1响应谱分析一个响应谱代表单自由度系统对一个时间－历程载荷函数的响应，它是一个响应与频率的关系曲线，其中响应可以是位移、速度、加速度、力等。
响应谱又分为如下两种形式：§4.2.1.1单点响应谱在模型的一个点集上定义一条(或一族)响应谱曲线，例如在所有支撑处，图4-1（a）所示。
ANSYS/LinearPlus program中只能进行单点响应谱分析。
§4.2.1.2多点响应谱在模型的不同点集上定义不同的响应谱曲线，图4-1（b）所示。
图4-1单点响应谱和多点响应谱§4.2.2动力设计分析方法该法是一种用于分析船用装备抗振性的技术，它所使用的谱是从美国海军研究实验室报告(NRL－1396)中一系列经验公式和振动设计表得来的。
§4.2.3功率谱密度功率谱密度谱是一种概率统计方法，是对随机变量均方值的量度。
一般用于随机振动分析，连续瞬态响应只能通过概率分布函数进行描述，即出现某水平响应所对应的概率。