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转子制动装置非线性热预应力模态分析(三)

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续上,整个分析包括稳态热分析、结构静力学分析、模态分析三个分析系统。稳态热分析用于计算温度分布,以便在后续分析中评估任何与温度有关的材料性能或热膨胀;非线性静力学分析计算刹车片加载到转子结构的载荷,包括大变形引起的非线性和接触状态的变化;建立了各阶段摩擦接触状态下的模态分析,比较不同的模型自振频率及振型。以下为结构静力学分析:

结构静力学分析

在这个分析中,刹车片通过一个载荷步加载到转子上。在加载的不同阶段监测接触状态,选取其中三个点作为预应力初始条件进行后续模态分析。由于存在接触非线性和几何非线性,每个预应力初始条件对应的模态分析将给出不同的有效刚度矩阵。求解器利用静力学分析中生成的重启动点,记录非线性剪切刚度矩阵的瞬态快照,并将其传递到后续的线性系统中进行模态。这种技术被称为线性扰动模态分析法(Linear Perturbation)。

边界条件

1)刹车片上施加压力。选择刹车片底面,右击Insert> Pressure,在Magnitude菜单中选择Function,输入=time*time*4000,施加以时间的二次函数变化的压力载荷,结束时载荷达到4000MPa。

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2)设置叶片、壁面和刹车片表面的无摩擦约束。选择刹车片右击Inert—Frictionless Supports,同理选择壁面和刹车片添加无摩擦约束(共3个面)。

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3)  导入稳态热分析的温度载荷。在建立分析系统关联后,在静力学分析下会自动插入导入载荷Imported Load,前面稳态热分析得到的温度结果在该静力学分析中作为温度载荷直接导入。展开Imported Load,选择Imported Body Temperature,右击鼠标,选择Imported Load。

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2 分析设置

在步长控制中,开打自动时间步Auto Time Stepping = On;定义子步Define By = Substeps;定义初始子步数Initial Substeps = 30;最小子步数Minimum Substeps=10;最大子步数Maximum Substeps=30;在求解控制中,设置Large Deflection=On激活几何非线性。为了保证生成重启动点,在重启动控制Restart Controls下,设置Generate Restart Points = Manual;对载荷步和子步保存所有文件,Load Step=All;Subtep=All;Maximum Points to Save=All。

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3 结果分析

在Solution中右击鼠标插入接触工具Contact Tool,设置接触工具明细Details of “Contact Tool”下,Scoping Method=Worksheet,仅选择Frictional—Pad to Rotor,显示摩擦接触的状态。

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在不同的时间点0.03s,0.5s,0.8s插入3个不同的接触状态结果。

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接触状态显示:0.03s黄色为主,表示接近状态(Near);0.5s浅橘黄色为主,表示滑移状态(Sliding);0.8s深橙色为主,表示粘结状态(Sticking)。

接触状态随着载荷的增加而发生变化,从Near到Sliding再到Sticking,Near—Sliding阶段表示接触增强了不可参透条件(法向),Sliding-Sticking阶段反映接触增加了摩擦条件(切向),该过程通常表示刚度矩阵中有效刚度增加,可用力—挠度曲线描述:

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未完待续。。


转子制动装置非线性热预应力模态分析(二)

转子制动装置非线性热预应力模态分析(一)

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首次发布时间:2019-05-29
最近编辑:5年前
钟伟良
硕士 | 工程师 莫失勿忘,逐梦远航。
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