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转子动力学系列(五):不同建模单元对比(BEAM188与SOLID186)

1年前浏览8610

本文摘要(由AI生成):

本文主要介绍了两种不同的建模单元(BEAM188和SOLID186)对钢制圆盘转子结构进行临界转速分析的过程。首先,作者描述了转子结构的材料属性、尺寸和边界条件。接着,作者分别使用BEAM188和SOLID186单元对转子结构进行建模,并采用7个载荷步求解,转速从0~6000r/min以1000r/min为载荷步增量,提取模态数为6。最后,作者对比了两种建模单元得到的临界转速结果,发现虽然存在一定的误差,但振型基本一致。


1 问题描述

如下图所示钢制圆盘转子结构,材料的弹性模量为200GPa,密度为7800kg/m³,泊松系数为0.3,长度分别为L1=0.2m,L2=0.3m,L3=0.5m,L4=0.3m,轴径d=0.05m,圆盘半径分别为R1=0.12m,R2=0.2m,R3=0.2m,厚度分别为t1=0.05m,t2=0.05m,t3=0.06m。轴的两端为简支边界条件,求该转子结构涡动频率、振型、临界转速。

image.png

2 一维模型(BEAM188)

圆盘和轴采用单一的BEAM188单元模拟,采用7个载荷步求解,转速从0~6000r/min以1000r/min为载荷步增量,提取模态数为6,计算模型如下图所示。

image.png


划分网格添加简支约束

image.png在X轴的方向添加转速

image.png

求解得到坎贝尔图及临界转速。

image.pngimage.png

3三维模型(SOLID186)

圆盘和轴采用单一的SOLID186单元模拟,同样采用7个载荷步求解,转速从0~6000r/min以1000r/min为载荷步增量,提取模态数为6,计算模型如下图所示。

image.png

划分网格添加简支约束

image.png

在X轴的方向添加转速

image.png

求解得到坎贝尔图及临界转速。

image.png

image.png

4结果对比

刚性支撑时分别用BEAM188和SOLID186单元建模的临界转速结果如下

临界转速(r/min)

BEM188

SOLID186

1

1268.3

1237.3

2

1352.9

1318.3

3

3432.0

3372.1

4

4542.2

4364.2

5

5126.9

4903.0

6

5448.2

5358.5

因考虑陀螺效应(回转效应)的单元算法不同、边界条件难以完全一致、坎贝尔图采用图解算法确定临界转速等原因,采用BEAM188和SOLID186单元建模得到的计算结果必然存在一定的误差,但是从振型上看,计算结果是基本一致的。


转子动力学系列(一):临界转速与坎贝尔图

转子动力学系列(二):基于ANSYS APDL的不平衡响应分析

转子动力学系列(三):双转子电机不平衡响应分析

转子动力学系列(四):基于ANSYS Workbench的不平衡响应分析

转子动力学系列(五):不同建模单元对比(BEAM188与SOLID186)

转子动力学系列(六):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)

转子动力学系列(七):随转速变刚度和变阻尼的模拟

转子动力学系列(八):考虑预应力的转子动力学分析

转子动力学系列(九):带支承结构的复杂转子分析

转子动力学系列(十):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用

转子动力学系列(十一):基于ANSYS Workbench的多轴转子临界转速分析

转子动力学系列(十二):不平衡激励下的启动过程瞬态转子动力学分析


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内容简介:算例源文件

MechanicalWorkbench振动通用叶轮机械
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首次发布时间:2020-03-01
最近编辑:1年前
钟伟良
硕士 | 工程师 莫失勿忘,逐梦远航。
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未登录
3条评论
霍鑫杰
生命不息,学习不止。
4年前
这么简单的结构,不应该相差很小吗
1条回复
霍鑫杰
生命不息,学习不止。
4年前
为什么,固有频率会差这么多那?老师
2条回复
霍鑫杰
生命不息,学习不止。
4年前
请问,您的workbench是哪个版本,我下载了不能使用
1条回复
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