samceffield中的三维转子模型半透明显示

分析类型

• Critical Speeds & Stability ：通过计算出engin value而得到坎贝尔图线或者直接得到转子的临界转速

• Harmonic Response：计算频域下的激励响应

• Transient Response：计算频时域下的激励响应

• Super Element Creation：进行有超单元的转子动力学分析

建模

一个或多个转速不同，转轴空间角度也不同的柔性转子可以同时建模分析，允许模型有：
      1D：梁和刚体盘模型

      2D：轴对称模型(傅立叶级数)

      3D模型

2. 转子系统建模
2.1 转子部件模型
    适用于各种工作转速与支撑方式下的单轴或多轴转子系统
    转子模型类型：
    梁单元-刚性盘模型
    轴对称单元模型
    三维实体模型
    阻尼模型类型：
    粘性阻尼模型    ■ 比例阻尼模型    ■ 结构阻尼模型
2.1.1 梁模型
    转子梁单元模型及其可考虑物理参数：
    每个单元有2×6个自由度（弯曲-伸长-扭转）
    适用任意空间位置的各向同性梁
    刚度参数：◇ Mindlin理论（考虑剪切影响）  ◇ 剪切弹性模量
    惯性参数：◇ 一致质量矩阵                 ◇ 哥氏矩阵
    阻尼参数：◇ 粘性比例阻尼                 ◇ 结构比例阻尼
    刚性盘单元：
    可绕惯性轴自由定位
    惯性参数：质量矩阵、哥氏矩阵
2.1.2 轴对称模型
    单元类型
    轴对称板壳单元    ■  轴对称实体单元
    按傅立叶级数半离散化
    在Meridian平面内建模
    考虑哥氏力影响的一维谐振
 相关物理参数：
 柔性参数：刚度矩阵
 惯性参数：◇ 质量矩阵  ◇ 哥氏矩阵
 阻尼参数：◇ 粘性阻尼  ◇ 比例阻尼  ◇ 内阻尼
 材料模型类型
 
 各向异性材料Meridian盘
 复合材料与多层结构
 
 模型特点：
 
 适用于复杂形状转子
 适用于毂桶式转子
 允许有椭圆度
 包括紧固件模型
 可设定内部边界条件
 通过结构相似性减少单元数
 
 模型的应用范围
 涡轮泵转子：    ◇ 复杂形状转子      ◇ 各向异性材料
 飞机发动机转子：◇ 考虑椭圆度影响    ◇ 复杂形状转子
 向心式柔性盘
2.1.3 三维实体模型
 单元类型
 
 三维板壳单元
 三维实体单元
 
 相关物理参数：
 柔性参数：刚度矩阵
 惯性参数：◇ 一致质量矩阵   ◇ 哥氏矩阵
 阻尼参数：◇ 粘性比例阻尼   ◇ 结构比例阻尼
 材料模型类型
 
 在基本扇区内允许各向异性
 复合材料与多层结构
 
 模型特点：
 
 非轴对称转子模型
 毂桶式转子
 
 模型的应用范围
 叶轮  ■ 浆扇  ■ 风扇
2.2 静子部件建模
    质量、刚度与阻尼特性
    静子部件模型类型：
 固定框架模型
 高级单元模型
 单元库：
 
    ◇ 梁单元
    ◇ 板壳单元
    ◇ 傅立叶单元
    ◇ 弹簧与阻尼单元
    ◇ 三维实体单元
    ◇ 杆单元
    ◇ 多点约束单元
    ◇ 刚体单元
    ◇ 篦齿单元
2.3中介部件建模
 建模部件类型
    轴承：  ◇ 滚动轴承    ◇ 轴颈轴承    ◇ 磁性轴承
    密封：  ◇ 篦齿
    阻尼器：◇ 挤压油膜阻尼器   ◇ 机械阻尼器
    齿轮
    作用力：◇ 流体力      ◇ 摩擦力
 模型类型：
 线性非对称模型
 磁性轴承模型
 齿轮单元模型
 非线性模型    ◇ 篦齿模型   ◇ 轴颈轴承模型   ◇ 挤压油膜阻尼器
2.3.1线性模型
 轴承、密封、流体力的线性建模
 轴承单元：
    每单元2×6个自由度
    非对称刚度矩阵
    非对称阻尼矩阵
    含转速、时间、频率等变参数的矩阵
2.3.2传递函数
    磁性轴承建模
    传感器与执行机构之间的匹配
    对传感器与执行机构的安装位置与数量不受限制
2.3.3 齿轮单元模型
    整体齿轮模型包括压力、轮齿、锥角等参数
    三节点单元模型
    等效轮齿刚度模型
    弯曲与扭转综合模型
2.3.4 篦齿单元模型
 每单元2×6个自由度
 与非线性刚度阻尼匹配的函数工具
 气隙力与摩擦力建模
 轴承单元系统模型
2.3.5 轴颈轴承与挤压油膜阻尼器模型
    模型类型：
 滚柱轴承
 止推轴承
 鼠笼式弹性轴承
 挤压油膜阻尼器
    模型建模理论：
    简化雷诺方程（一维）
    短轴承和长轴承理论
    整体压力分布理论
3. 临近转速与稳定性分析
3.1 特征值问题：
    非对称刚度阻尼矩阵
    含参变量矩阵
    以旋转速度为扫描参数
    λ为复特征值
3.2 本模块应用技术
 伪模态技术
    基于实模态的解法： 对称Lanczos特征值解法  波前法
        QR综合解法
        近似解法
 子空间双步迭代法
直接解法：
      假设条件：◇ 无阻尼   ◇ 常量刚度
 伪模态方法
 临近转速的直接计算
 计算结果显示
    复杂模式：◇ 列表方式      ◇ 动态模拟
    力与能量分布图：◇ 应变能  ◇ 惯性  ◇ 哥氏力  ◇ 阻尼力  ◇ 交变力
    坎贝尔图内容：◇ 频率  ◇ 阻尼  ◇ 临近阻尼  ◇ 轨迹

某转子坎贝尔图

某离心叶轮转子涡动频率及振兴

4. 不平衡响应分析
4.1 线性问题：
    载荷类型
 同步载荷与非同步载荷    ■ 重力  
 流体力                  ■ 压力
 求解技术：
 基于实模态与复模态的解法
 直接解法
 非对称复系统的波前法
4.2 非线性问题：
 非线性对象：
 篦齿
 气隙力
 摩擦力
求解技术：
    自由度减缩算法
    直接解法
    等效线性化法
计算结果显示：
 对于给定频率下的：振幅/相位图  响应力  应力/力矩
 动态模拟
 频谱图
    位移与相位的虚实部
    位移/速度/加速度
    激励与响应
    应力/力矩
5. 随机响应
 载荷类型：
 作用在轴承上的惯性力
 加速度差载荷
 相位灵敏探测
系统方程：
计算结果：
 加速度与位移的相位灵敏探测
 相关的统计分析：◇ 方差  ◇ 中心频率  ◇ 带宽
 时间历史分析
6. 结构灵敏度分析
设计参数包括：
    轴承的交叉刚度与交叉阻尼
    梁的直径、相关材料参数、结构阻尼
    高级单元：刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵的比例因素
 结构灵敏度分析
    特征值问题分析
    谐振响应、位移、惯性力
分析结果显示方式
    各种坎贝尔图
    列表形式
7. 统计分析
    统计参数：
 
 与结构优化相同的参数
 正态分布参数
 均值与方差计算
 
 应用技术：
 应用灵敏度分析确定复特征值、谐振频率、惯性力
 统计结果显示方式：
 坎贝尔图、位移、惯性力的置信区间
8. 瞬态分析
 瞬态分析对象
 加速与减速过程建模
 叶片断裂瞬态冲击力
 非线性影响因素：气隙力、挤压油膜、液压轴承、摩擦力
载荷类型：
 
 外部作用力
 转子整体的惯性力
 在转子某点上的加速度
 
初始条件：
 
 初始静态外力
 初始交变力
 初始速度与加速度
 初始谐振力
 
求解技术：
    隐式算法： ◇ 直接积分法  ◇ 数值阻尼法
    隐式与显式多校验法  带子结构分析的波前法  Newton-Rapson 法
 计算结果显示：
    时域分析内容：◇ 时间历史分析  ◇ 位移速度加速度
    ◇ 应力、力矩    ◇ 轴心轨迹       ◇ FFT
    动态模拟演示
    结构变形图与应力图
9. 具体应用
 软件分析对象
 无方向性系统： ◇ 发动机曲轴     ◇ 直升机浆叶 
         ◇ 无方向性转子   ◇ 无方向性支承
 大型非线性转子