基于ANSYS 經(jīng)典界面的厚壁圓筒的轉(zhuǎn)子動力學分析(模態(tài)分析)

2016-11-01  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)


【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(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動?,F(xiàn)在要使用旋轉(zhuǎn)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。

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相關(guān)的幾何參數(shù)如下:

長度: 0.254米

中徑(半徑):0.09525米

壁厚:0.0381米

相關(guān)的材料參數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子動力學分析(這里是模態(tài)分析)

(2)考慮科里奧利效果與否對于轉(zhuǎn)子固有頻率的影響

(3)如何對圓筒進行高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分

【問題分析】

1.計算圓筒的外徑和內(nèi)徑(半徑)

外徑 = 0.09525 + 0.0381/2 = 0.1143

內(nèi)徑 = 0.09525 - 0.0381/2 = 0.0762

2. 為了得到質(zhì)量較好的網(wǎng)格,在幾何建模時做特殊處理。連續(xù)四次創(chuàng)建1/4厚壁圓筒,然后合并結(jié)合面的關(guān)鍵點建立關(guān)聯(lián),再使用掃掠方式劃分網(wǎng)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(tài)頻率。

【求解過程】

一 建模

1. 定義單元類型

使用實體單元建模

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2. 定義材料模型

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3. 創(chuàng)建幾何模型

為了能夠得到規(guī)整的網(wǎng)格,這里每次創(chuàng)建四分之一厚壁圓筒,然后合并其結(jié)合面上的幾何元素。

首先創(chuàng)建第一個四分之一圓柱(0-90度)

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得到

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創(chuàng)建第2個四分之一圓柱(90-180度)

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創(chuàng)建第3個四分之一圓柱(180-270度)

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創(chuàng)建第4個四分之一圓柱(270-360度)

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然后合并結(jié)合面的關(guān)鍵點,使得這四個部分連接在一起。

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4. 劃分網(wǎng)格

指定在厚度方向劃分3個單元,使用掃掠方式劃分網(wǎng)格,ANYS會自動對四個1/4圓柱體用掃掠方式劃分網(wǎng)格,結(jié)果如下

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二 分析

1. 設(shè)置模態(tài)分析

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并設(shè)置求解選項

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其含義是:使用QR Ramped方法提取20階模態(tài),并進行模態(tài)展開。

2. 考慮科里奧利效果

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其含義是,考慮科里奧利效果,并使用轉(zhuǎn)動坐標系進行計算,不考慮阻尼。

3. 施加轉(zhuǎn)動角速度

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即圍繞Z軸轉(zhuǎn)動的角速度是314.16弧度每秒。

4. 求解

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三 后處理

查看結(jié)果總結(jié)

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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(tài)。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(shè)置新分析,并設(shè)置求解選項如上。

(2)設(shè)置不考慮科里奧利效應。

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(3)進行計算

(4)查看結(jié)果

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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

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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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