转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)

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。轴的两端为轴承支撑,垂直面上两个方向的支撑刚度分别为8E6N/m和3E6N/m,暂不考虑阻尼的影响。求该转子结构涡动频率、振型、临界转速。

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图1

2 弹簧单元(COMBIN14)

COMBIN14单元可以模拟线性弹簧支撑,可考虑刚度和阻尼,但不能考虑变刚度和变阻尼的情况,并且不能考虑两个支撑方向的交叉影响。本例子采用SOLID186实体建模,在Y和Z两个方向的支撑位置添加弹簧约束,如下图所示:

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图2

计算得到各阶坎贝尔图及临界转速如下:

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图3

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图4

3 轴承单元(COMBI214)

高版本中的COMBI214单元可以代替COMBI14单元,在支撑面仅需一个COMBI214单元就可提供两个方向的支撑刚度,较COMBIN14单元方便,而且可以考虑更多的轴承特性,如两个支撑方向的交叉项、随转速的变刚度和变阻尼特性等。本例子采用SOLID186实体建模,在支撑位置添加轴承约束,如下图所示:

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图5

计算得到各阶坎贝尔图及临界转速如下:

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图6转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)的图7

4结果对比

从上面可以看出COMBIN14和COMBI214的结果完全一致,读者可以根据不同的需要采用不同的单元来模拟轴承。对于该例子,可以将轴承刚度从10E10N/m降至10E3N/m以考察支撑刚度的影响,结果表明当水平和竖向支撑刚度为10E10N/m时,与刚性支撑结果几乎相等,而刚度在10E7N/m以下时,结果有显著变化。弹性支撑刚度相同时,阻尼对临界转速也有影响,当阻尼系数在10E-3以下时,基本接近无阻尼的结果,而大于10E-3时结果会发生显著改变,甚至影响到模态结果。


转子动力学系列(十):不平衡激励下的启动过程瞬态转子动力学分析

转子动力学系列(九):基于ANSYS Workbench的多轴转子临界转速

转子动力学系列(八):轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用

转子动力学系列(七):带支承结构的复杂转子分析

转子动力学系列(六):考虑预应力的转子动力学分析

转子动力学系列(五):随转速变刚度和变阻尼的模拟

转子动力学系列(四):不同轴承单元对比(COMBIN14和COMBI214)

转子动力学系列(三):不同建模单元对比(BEAM188与SOLID186)

转子动力学系列(二):不平衡响应分析

转子动力学系列(一):临界转速与坎贝尔图


该付费内容为:算例源文件

包含1个附件 3人购买
默认 最新
当前暂无评论,小编等你评论哦!
点赞 9 评论 收藏 2
关注