搜索基于ANSYS 經典界面的厚壁圓筒的轉子動力學分析（模態分析）
2016-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
【問題描述】
厚壁圓筒如下圖所示,它圍繞其中心軸以每秒50轉的速度轉動。現在要使用旋轉坐標系,計算在考慮科里奧利效果以及不考慮科里奧利效果時,該圓筒的固有頻率。
相關的幾何參數如下:
長度: 0.254米
中徑(半徑):0.09525米
壁厚:0.0381米
相關的材料參數如下:
彈性模量: 2.07e11 mpa
泊松比: 0.28
密度: 7.86e3 kg/m3
《注》該算例來自于ANSYS APDL轉子動力學部分的幫助實例
【范例說明】
給出該例子的目的有以下幾個方面:
(1)說明如何對實體模型做轉子動力學分析(這里是模態分析)
(2)考慮科里奧利效果與否對于轉子固有頻率的影響
(3)如何對圓筒進行高質量的網格劃分
【問題分析】
1.計算圓筒的外徑和內徑(半徑)
外徑 = 0.09525 + 0.0381/2 = 0.1143
內徑 = 0.09525 - 0.0381/2 = 0.0762
2. 為了得到質量較好的網格,在幾何建模時做特殊處理。連續四次創建1/4厚壁圓筒,然后合并結合面的關鍵點建立關聯,再使用掃掠方式劃分網格。
3. 為了的對比兩種效果。需要先后進行兩次分析,第一次考慮科里奧利效應,第二次不考慮科里奧利效應。
4. 直接在通用后處理中查看模態頻率。
【求解過程】
一 建模
1. 定義單元類型
使用實體單元建模
2. 定義材料模型
3. 創建幾何模型
為了能夠得到規整的網格,這里每次創建四分之一厚壁圓筒,然后合并其結合面上的幾何元素。
首先創建第一個四分之一圓柱(0-90度)
得到
創建第2個四分之一圓柱(90-180度)
創建第3個四分之一圓柱(180-270度)
創建第4個四分之一圓柱(270-360度)
然后合并結合面的關鍵點,使得這四個部分連接在一起。
4. 劃分網格
指定在厚度方向劃分3個單元,使用掃掠方式劃分網格,ANYS會自動對四個1/4圓柱體用掃掠方式劃分網格,結果如下
二 分析
1. 設置模態分析
并設置求解選項
其含義是:使用QR Ramped方法提取20階模態,并進行模態展開。
2. 考慮科里奧利效果
其含義是,考慮科里奧利效果,并使用轉動坐標系進行計算,不考慮阻尼。
3. 施加轉動角速度
即圍繞Z軸轉動的角速度是314.16弧度每秒。
4. 求解
三 后處理
查看結果總結
這是考慮了科里奧利效應后的該厚壁圓筒的前20階頻率。左邊是有阻尼頻率,右邊是無阻尼頻率。
【討論】
為了比較不考慮科里奧利效應的厚壁圓筒的模態。清除上述模型,新建另外一個分析,按照與上面第一步完全相同的方式建模(略),然后進入到第二步
(1)設置新分析,并設置求解選項如上。
(2)設置不考慮科里奧利效應。
(3)進行計算
(4)查看結果
忽略兩種情況下的頻率為零的情況,比較無阻尼頻率值。
不考慮 考慮
可見,考慮科里奧利效果后,對應的頻率有差距,但不是太大。
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