搜索基于ANSYS 經(jīng)典界面的厚壁圓筒的轉(zhuǎn)子動力學(xué)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。現(xiàn)在要使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(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(xué)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(xué)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(jìn)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(jìn)行兩次分析,第一次考慮科里奧利效應(yīng),第二次不考慮科里奧利效應(yīng)。
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
2. 定義材料模型
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)
得到
創(chuàng)建第2個四分之一圓柱(90-180度)
創(chuàng)建第3個四分之一圓柱(180-270度)
創(chuàng)建第4個四分之一圓柱(270-360度)
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。
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
二 分析
1. 設(shè)置模態(tài)分析
并設(shè)置求解選項
其含義是:使用QR Ramped方法提取20階模態(tài),并進(jìn)行模態(tài)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(zhuǎn)動坐標(biāo)系進(jìn)行計算,不考慮阻尼。
3. 施加轉(zhuǎn)動角速度
即圍繞Z軸轉(zhuǎn)動的角速度是314.16弧度每秒。
4. 求解
三 后處理
查看結(jié)果總結(jié)
這是考慮了科里奧利效應(yīng)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(yīng)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(jìn)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(yīng)。
(3)進(jìn)行計算
(4)查看結(jié)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(yīng)的頻率有差距,但不是太大。
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