基于ABAQUS的某GTF风扇转子系统模态分析
基于ABAQUS的转子过盈接触及热膨胀分析
基于ABAQUS的转子过盈接触及热膨胀分析姚同林;肖芳;陈金锋【摘要】螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件.对于630机型,采用热套工艺装配后,阴转子曾出现因应力过大而产生断裂的问题,同时过盈配合与热变形共同影响着阴阳转子的间隙.本文采用有限元软件ABAQUS/CAE对630阴转子进行了有限元分析,结果表明阴转子空心齿内的最大应力达到227MPa,同时齿面最薄处的应力达150MPa,易出现疲劳断裂;对阴阳转子在以20~80℃下的非均匀温度场下的热膨胀进行量化,结果表明装配变形量在0.04~0.07mm之间;排端阴阳转子齿顶径向位移达到0.25mm,齿根为0.17mm,建议阴阳转子啮合装配间隙大于0.42mm.%The screw rotor is the key of the screw compressor. For the rotor of 630 adopting shrinkage fit, there was once a fatigue fracture problem of female rotor due to the large stress besides the changing of the assembly clearance. In this paper, an analysis of interference contact and thermal expansion of the screw rotor was taken based on ABAQUS/CAE. The result showed that the maxi-mum stress of the female rotor tooth reached 227 MPa while 150 MPa occurred at the thinnest face where probably broke. For the discharging temperature at 80℃ and assembly temperature/inlet temperature at 20℃, the result showed that the radial displacement due to the interference fit was below 0.1mm which approximate took up 1/4 of the total displacement which reached 0.25mm at the tooth tip and 0.17 at the tooth root. So 0.5mm may be a conservative value for the assembly gap of rotors gearing.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】3页(P33-35)【关键词】螺杆转子;ABAQUS;过盈;热膨胀【作者】姚同林;肖芳;陈金锋【作者单位】上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108;上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108;上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108【正文语种】中文【中图分类】TH455螺杆转子作为螺杆压缩机的核心部件，其对压缩机组的稳定运行起着决定性的作用。
基于Abaqus的汽油发动机排气门温度场模拟分析和试验
ｈ ｅ ａ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈｅ ａ ｄ．ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｓ ｅ ａ ｔ ａ ｎ ｄ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ．ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ
ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ Ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｕ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ
程
Ｚ ＨＡＮＧ Ｚ ｈ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｗ ＡＮ Ｊ ｉ ａ ｎ
（ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，Ｄ ｏ ｎ ｇ ￣ｎ ｇ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ５ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｈａ ｕ ｓ ｔ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｏ ｆ ａ ｆ ｏ ｕ ｒ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ａ ｓ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｅ ｎｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｂ ｕｉ ｌ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ． Ｔ ｗｏ
Abaqus模态分析试验报告
（一）创建部件1：模块：部件2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框名称：LIAN_FuJian模型空间：三维类型：可变形形状：实体类型：拉伸大约尺寸：2000，为部件最大尺寸的2倍：点击继续，进入草绘模式，为实体拉伸绘制截面草图。
3．4：点击创建圆工具，绘制2个同心圆。
大圆直径为1000，小圆直径为400。
的构造圆。
700绘制一个直径为工具，圆创建构造：点击：5．条构造线，一并添加固定约2创建构造6：点击工具，创建束。
．以构造圆与竖直构造线的交点为圆心，创建圆工具，点击7：的圆。
100绘制一个直径为点选刚才创建的圆为要阵列的实体，环形阵列工具，点击8：按下鼠标中键，弹出环形阵列对话框6 个数：360 总角度：点击确定阵列结果如下：：在绘图区按下鼠标中键，弹出编辑基本拉伸对话框9 类型：指定深度200深度：点击确定，第一个部件绘制完成．ZHOU。
轴：：创建第二个部件10-（二）装配1：模块：装配2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框创建实例：从部件部件：按住Ctrl选取LIAN_FuJian与ZHOU这2个部件实例类型：非独立（网格在部件上）点击确定，装配体如下点击完为要平移的实例，工具，选择ZHOU平移实例2：点击，回车；输入平移向0），成。
输入平移向量的起始点（00，，回车。
再点击确定，平移后的装配），，量的终点（00100 体如下/切割实体对话框。
/3：点击合并切割实例工具，弹出合并ASM 部件名：-几何运算：合并原始实体：禁用相交边界：删除．点击继续，选择待合并的实例，框选整个模型，点击完成。
ZHOU-1和LIAN_FuJian-1：在模型树下删除4．部件，故可以将ASM5：由于在接下来的分析中只需要用到ZHOU删除。
和LIAN_FuJian 模块：部件，删除。
和工具，选中点击部件管理器LIAN_FuJianZHOU（三）定义材料和截面属性1：模块：属性2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框名称：Steel通用→密度：7.85e-9力学→弹性→弹性：弹性模量：2.1e5泊松比：0.3点击确定：单击创建截面工具，弹出创建截面对话框3．名称：Section-1类别：实体类型：均质，点击确点击继续，弹出编辑截面对话框。
某风扇振动破坏的有限元模态分析及试验验证
某风扇振动破坏的有限元模态分析及试验验证李华山;吴晗;周强;冯健美;彭学院【摘要】Aiming at the problem of an unexpected fracture occurred on the blade of a fan used for the motor cooling of a natural gas reciprocating compressor unit for an offshore, a finite element model was established to analyze the natural frequencies and modal shape, and a test was carried out to validate the simulated results. It was indicated that the analytical results agreed well with the experimental modal data. The first order natural frequency of the fan was close to 3 times excitation frequency. The third natural fre-quency was close to 6 times excitation frequency and the corresponding mode shape was combinations of bending and torsional vi-bration, which consequently contributed to low-frequency resonance and pre-mature failure of the fan. The results of harmonic re-sponse analysis showed that the regions of stress concentration were exactly consistent with the fractures on the fan.%针对某海洋平台天然气往复压缩机组中高压电机外风扇破裂问题,对风扇进行有限元振动模态分析,计算其固有频率和振型,同时通过试验模态测试验证了计算结果.模态结果表明,试验模态测试与有限元计算结果吻合良好;风扇1阶固有频率与转速3倍频接近,3阶固有频率与6倍频接近,容易引起低阶共振,且表现为弯曲和扭转的复合振动模态,是导致风扇破裂的主要原因.谐响应结果表明,风扇应力集中区域与风扇出现裂纹位置一致.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P34-37,41)【关键词】风扇;振动模态;有限元;模态试验【作者】李华山;吴晗;周强;冯健美;彭学院【作者单位】海洋石油工程股份有限公司特种设备公司,天津 300452;西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049;西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049;西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049;西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049【正文语种】中文【中图分类】TH457;O242.21振动模态分析作为研究结构动力特性的一种方法，在工程振动、故障诊断问题的分析和解决过程中，发挥着重要的作用[1]。
基于ABAQUS电主轴动静态分析技术_徐福林
2011 年 12 月 的整体性能。
徐福林， 等: 基于 ABAQUS 电主轴动静态分析技术
· 19·
1
1. 1
电主轴动静态有限元数学模型
电主轴的静态特性数学模型
电主轴静态特性 的 指 标 是 电主 轴的 主 轴 单 元 的 ( 以下简称主轴) 静刚度。反 映 主 轴 抵抗 静态 外 载荷 的能力， 它 与 主 轴 的 负 荷 能 力 和 抗 震 性 密 切 相 关。 主轴的弯曲刚度定 义 为: 径 向 载荷 作 用 下， 主 轴产生 的单位径向 位 移。 径 向 静 载荷 为 F r ， 主 轴产生的 径 向位移为 a。则主轴的弯曲静刚度 K 为:
0
引言
和高加工精 度 为 主要 特 征 的 切 削 加 工技术， 是近年 来发展迅速的数控 切 削 加 工技术。 主 轴系统 配 置 是 数控机床高 速 加 工的一项 关 键 技术， 数控机 床 的机 电一体化电主轴是实 现高 速 切 削 的 关 键 部 件。 与 普 通电机主轴相比具有如下特点: ( 1 ) 转速高， 启动时间短、 输出扭矩和功率大; ( 2 ) 恒功率调速范围宽; ( 3 ) 典型的机 电 一 体 化部 件。 能 对 轴 承 与 电 机 的温升、 主轴的振动 等 参 数实 施 在线 监 控， 确保 主 轴 高速运转时安全可靠。 因此， 数控机床的 主 轴系统设计时， 必 须 对 电主 轴动静态特 性进行 分 析， 以优 化 电主 轴的结构设计 及支承结构的 配 置， 使 数控机 床 的 电主 轴 具有 较 高 的回转精度 和 较 好 的动 态响应 特 性， 提 高 数控机 床
［1 ］
， 电主 轴的动
( 2)
式中， φ 为结点振幅矩阵， ω 为该振型对应的频率。 将( 7 ) 式代入( 6 ) 式得:
基于ABAQUS的轴流风机叶片强度与模态分析
风 机被 广 泛 应用 于 能 源 、 冶金 、 化 、 通 石 交 等领 域 。大 型轴流风 机技 术含 量高 ， 开发 、 制造
榫 槽 接触 面 上 的整 体接 触 应力 不 是很 大 ， 是 但
采 用 弯扭 叶片后 ， 局 部尤 其 是榫 头 的 转 弯接 在
难 度 大 ， 衡 量 一个 国家 重大 装备 制 造 业发 展 是 水 平 的标 志性 设备之 一 。叶轮 是轴 流风机 的核
４９ ５ ９ ．２ ６３ ８ ７ ．１
图 ２ 边 界 条 件
８
９ １ Ｏ
４ 有 限 元 模 型 的 强 度 分 析
该 轴 流 风 机 转 速 为 ５２ ０ｒ ｍｉ ５ ４ ３ ０ ／ ｎ（ ４ ． ｒｄ ｓ ， 转 动 过 程 中各 级 叶 片 承 受 转 动 所 产 ａ／）在
荷 的预应 力 。为 了精确 得 到离 心 载荷 下 模 态 ， 这 里 采用 考 虑 大变 形 的非 线 性计 算 ， 即考 虑变
形 后 的受 力 状 况 。
首级 叶 片 转 速 为 ２ ， Ｏ ， ０ ， ０ ， ０ ４ ６ ８ １０ ，２ 时 的动频 如表 ２所示 。 ０ １０
０３ ．
密度
￣ ｃ
用有 限元法 对 三维结构 空 间离散 进行强 度振 动
分析 。
ｍ 。 乱 ２ ＭＰ ／ ａ ） ／ ａ ＭＰ ≥６５ ５ ≥７５ ３
ｇ
７８ ．
１ 叶 片 的 结构 及 材 料 参 数
叶轮 的结 构如 图 １ 示 ， 所 叶轮高 速旋 转时 ， 由于 离 心力 和气 流 力 的作 用 ， 叶片会 产 生 较 大 切 向应 力 和径 向应 力 ， 该应 力 作用 下 可 能会 在
基于Abaqus的叠层器件有限元分析
基于Abaqus的叠层器件有限元分析作者：刘长虹朱星宇余沁智张恒来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：针对叠层结构的热应力和散热问题，用Abaqus建立叠层结构热应力和流体动力学分析模型.热应力分析结果表明在芯片与板两种材料结合部位的应力较大；流体动力学分析结果表明在叠层间空气的流动比外表面小.关键词：叠层结构；热应力；流体动力学；有限元； Abaqus中图分类号： TB115.1文献标志码： B引言随着工业技术的发展，电子产品在体积基本保持不变的情况下，功率有显著增加，器件的散热量也增大.为保证电子产品工作的可靠性，如何散热成为重要的问题.从电子产品结构分析来看，需要做2个方面的工作，其一是了解在极限工作温度状态下结构所产生的热应力分布；其二是采用风扇强制散热时，叠层结构的空气流动情况.Abaqus有限元软件不仅可解决相对简单的线性问题，也可用于许多复杂的非线性问题.[1]Abaqus包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库，并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料.[2]作为通用的模拟工具，Abaqus除能解决大量结构（如应力位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学（流体渗透应力耦合）分析及压电介质分析等.[3]采用有限元软件Abaqus的Standard模块，针对叠层器件结构，建立热应力有限元模型；采用Abaqus的CFD模块，建立流体动力学有限元模型；最后根据上述2个模型的计算结果，分析产品热应力和空气的流动情况，为结构设计提供依据.1叠层结构的热应力有限元分析某型叠层器件结构由4层板和3层芯片构成.设计首先要求考虑，当器件温度达到200 ℃时，该叠层器件的热应力分布.[4]叠层器件的材料参数为：芯片材料的弹性模量为131 GPa，泊松比为0.3，热膨胀系数为2.8×10-6 ℃-1；板材料为FR4，弹性模量为224 GPa，泊松比为0.28，热膨胀系数为1.8×10-5 ℃-1.为详细考察结构的热应力分布情况，建立三维有限元模型，采用8节点六面体三维实体单元C3D8R.由于结构的对称性，取1/4结构建立有限元分析模型.为能够获得质量较高的有限元网格，首先建立多个形状简单的“Part”；然后通过“Assembly”组合成叠层结构的形状；再用命令“Merge/Cut Instances→Geometry Intersecting Boundaries→Retain”将各个简单结构连接成一个整体；最后采用“Tools→Patition→Create Partition”命令，将结构切割成可以划分较高质量网格的有限元模型.最后获得具有8节点三维块体单元C3D8R的1/4叠层器件的有限元模型，该模型单元总数为3 395个，节点总数为4 800个.1/4叠层结构的有限元计算等效应力云图见图1，可知，叠层结构在芯片和板两种材料的结合部位应力较大，特别是在两种材料连接的角点位置应力最大（见图2）.图 11/4叠层结构的等效应力云图图 2两层材料边界的等效应力曲线根据上述有限元计算分析可知，采用Abaqus的Standard模块，可以对叠层器件结构进行有效的有限元热应力计算分析.本模型所采用的建模策略为：先分别建立各简单叠层器件中的简单三维几何模型，然后用“Assembly”搭接出整体结构的建模手段，比通常建模采用直接建立一个“Part”的方法，更便于把整体结构分割成易于划分网格的简单几何体，也更容易得到质量较高的8节点六面体单元.2叠层器件流场的有限元分析为了解叠层器件通过风扇吹风散热的情况，进行流体动力学分析.考虑到Abaqus的CFD 求解器是基于混合间断有限元法/有限体积法和有限元法的求解方法，可以解决与层流和湍流相关的流体力学问题，所以使用该有限元模块对叠层器件结构进行空气的流场分析.首先建立叠层4层板的三维有限元流体动力学模型，假设风扇在结构的一侧吹风.为了解在空气流动情况下，结构表面的空气流速情况，选择电子原件中的叠层器件，定义叠层器件表面空气流速为0，空气从叠层器件的一侧流进，另一侧流出.根据实际电子结构，选取叠层器件以及周围空间建立流体动力学三维有限元模型.为节省计算资源，仍然利用叠层器件的对称性，建立三维流体动力学对称模型.为获得质量较高的8节点六面体单元形状，在建立模型时，仍然采用“搭积木”的方式，即首先根据模型的几何形状，分别建立一些形状简单具有六面体长方形的几何模型，然后利用“Assembly”中的有关命令结合“切割”命令，获得具有高质量六面体单元形状的流体动力学有限元模型.流体动力学有限元模型采用八节点六面体形状的FC3D8单元，共划分29 560个单元，33 302个节点.叠层4层结构空气流场分布见图3.从有限元计算结果可知，在模拟风扇吹风散热过程中，叠层结构外表面的空气流动快，相比之下各层之间的空气流量较小.图 3叠层4层结构空气流场分布为更细致地观察叠层结构中板与板之间的流场情况，建立两板之间空气流动的有限元流体动力学模型，计算结果见图4和5，可知，在风扇直接吹到的表面，风压和风速较大；但在风扇吹不到的部位风速较小，说明散热较差.如果采用强制通风散热技术时，要采用多个风扇从不同方向吹风散热的方法，才能达到较好的效果.图 4两层板之间的空气流速云图图 5两层板之间风扇吹风产生的压力云图通过Abaqus/CFD对叠层器件的流体动力学有限元计算分析可知，采用“搭积木”式的建模方法，尽管在建模开始时，需要详细考虑如何把叠层器件的流体动力学几何模型进行分解，但对分解好的简单几何模型进行建模、组装和搭接，以及进一步网格划分就非常简便.由于叠层器件结构比较复杂，如果只建立一个能够详尽表述出该器件流场分布情况的流体动力学模型，将会耗费大量的计算资源和计算时间，而采用整体模型和局部模型相结合的分析方法，可以有效降低计算资源和计算时间.比较以前求解流体动力学所采用的有限差分等方法的流体力学求解器，Abaqus/CFD求解器具有很强的求解功能，特别是在处理三维流体模型问题时，通常易于解决其他流体力学软件无法求解或者需要计算很长时间的模型，在求解功能和求解时间方面具有显著的求解优势.但是，Abaqus/CFD模块只提供三维模型的分析功能，没有一、二维分析功能，因此需要工程技术人员在使用过程中更新建模思路.例如，在其他软件中建立一、二维流体模型时，就应该考虑如何还原成为具有三维特性的Abaqus/CFD的流体力学模型.3结束语通过使用Abaqus/Standard和Abaqus/CFD对叠层器件热应力和流体动力学有限元分析可知，利用三维实体单元C3D8R建立的叠层器件有限元模型，可以有效计算分析结构热应力分布情况.通过分析结果知道，最大热应力在芯片和板两种材料相结合的边界部位.利用FC3D8单元建立的叠层器件流体动力学的有限元计算可知，在使用风扇通风时，叠层板之间的空气流动较器件外表面流速小，两板之间空气流速随着两板之间间隙的减小而减小.采用Abaqus的流、固体分析方法，可以有效分析叠层器件结构的工作情况，该软件可为叠层器件的结构设计和散热提供有效的分析工具.参考文献：[1]庄茁，张帆，岑松，等. Abaqus 非线性有限元分析与实例[M]. 北京：科学出版社，2005： 207237.[2]石亦平，周玉蓉. Abaqus有限元分析实例详解[C]. 北京：机械工业出版社， 2006：963.[3]赵腾伦，姚新军. ABAQUS6.6在机械工程中的应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，2007： 198430.[4]刘鸿文. 材料力学（Ⅰ）[M]. 5版. 北京：高等教育出版社， 2005： 210252.（编辑武晓英）。
基于abaqus仿真的电动机振动特性分析及振动故障诊断
ABSTRACT
Vibration problem of the motor is the common problem of the motor industry, in motor design phase of the vibration characteristic analysis of forecast, and the vibration problem of events can put forward reasonable solution, is the motor enterprises urgently need to solve problems in production. How to accurately calculate vibration frequency conversion motor, so as to find out the reasonable structure design, and thus improve the quality of motor design and level, strengthen the competitiveness of the enterprise, has become one of the key technology of motor manufacturing enterprises.
the Vibration Fault Diagnosis
领 域： 研 究 生： 指导教师： 企业导师：
软件工程 任鸣 王秀锦 吴德忠
天津大学软件学院 二零一三年十一月
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表
基于ANSYS workbench风机转子的模态分析
基于ANSYS workbench风机转子的模态分析三叶式风机转子是罗茨风机系统中重要的工作部件，其转动速度的大小和稳定直接关系到罗茨风机的工况能否正常运行，针对某企业加工生产的三叶式罗茨风机转子进行模态分析，结合UG8.0对相应的风机转子进行简化和实体建模。
将简化过的模型导入ANSYS Workbench的模态分析模块，结合相应的预应力分析模块对工况转速条件下的转子模态进行分析，分析转子的前六阶的模态，通过模态分析得到各阶固有频率和实际工况转速相比较，为研究罗茨风机的结构优化和振动分析提供了理论基础。
标签：罗茨风机；转子；ANSYS；模态分析引言罗茨风机作为容积式风机的一种被广泛的应用于生产制造的行业中。
因其具有振动小，无润滑，转速高等特点，在冶金，石油，化工等行业的应用尤为突出。
罗茨风机的工作原理是利用长圆形风机机壳内一对彼此啮合风机转子转动而进行工况运转的。
故风机内部由风机转子分割为几个密闭间隙，通过风机转子的旋转达到改变间隙的的体积大小，进一步实现气体压缩和释放的过程[2]。
所以，在罗茨风机的的运行中，其振动问题一直是备受关注的问题。
风机转子作为负载转子，在实际工况的低速旋转中，整个转子的结构刚度受到转速和应力载荷的影响而发生改变。
故对实际工况下的风机转子进行模态分析是十分必要的。
3 风机转子的模态分析参照罗茨风机的实际工况可知，风机转子由两侧的轴承固定约束，轴承有一定的刚度和阻尼。
而在ANSYS Workbench中的模态分析环节，一般选用计算方法的为线性计算方法，即忽略阻尼对转子系统影响，因此对转子系统的轴承处施加圆柱约束，保证转子符合实际工况条件下的约束。
参考该转子的额定转速，对整体转子施加相应的旋转速度，该型号的罗茨风机的额定转速n为1500r/min，即157rad/s，则f=n/60=25Hz。
设定求解变形量和应力值并进行求解计算。
所得静力分析的结果作为模态分析的基础，直接利用ANSYS Workbench自带的模块化操作，对风机转子进行模态分析。
基于ABAQUS的发动机排气歧管总成模态分析
基于ABAQUS的发动机排气歧管总成模态分析陈东兴;熊锐;吴坚;熊家秦;李鑫【摘要】通过建立汽车排气歧管总成的有限元模型,并离散成具有多自由度的系统,利用ABAQUS软件进行模态分析,得到了排气歧管总成的振动频率和固有振型,为设计人员避免共振提供了依据,并为响应分析、疲劳分析提供了必要条件.%By establishing the finite element model for the automobile exhaust manifold assembly,it divided the model into many systems with freedom,used ABAQUS software to do a modal analysis,and obtained the exhaust manifold assembly of vibration frequency and natural vibration model.The analysis provides reference for designers to avoid resonance and it provides necessary conditions for fatigue analysis as well as response analysis.【期刊名称】《广东工业大学学报》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】4页(P103-106)【关键词】ABAQUS软件;排气歧管总成;模态分析;有限元【作者】陈东兴;熊锐;吴坚;熊家秦;李鑫【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TK412.1汽车排气歧管总成的可靠性能是用户最关心的汽车性能和生产厂商竞争力之一［1-5］.排气歧管总成作为发动机的一个关键性零件，长期受着高温载荷及振动的作用，它必须有足够的刚度和强度来保持结构稳定性.模态分析作为动态分析的基础，是动态分析的重要内容［1］.模态分析能够直观地反映产生共振条件，缩短设计周期，节约企业生产成本，是排气歧管总成设计过程中的必要工作［6-7］.基于目前国内大量学者对排气系统进行过模态分析，而对排气歧管总成单独做模态分析的较少［1-15］，本文将对排气歧管总成独立地进行模态分析，得到其固有频率和固有振型，避免外部激励产生共振，提高结构稳定性.1 模态分析原理模态是指结构在自由振动时所具有的基本振动特性.结构模态是由结构本身的特性与材料特性所决定的，与外载等条件无关.模态分析就是用于确定结构或机器部件的振动特性(固有频率、振型、阻尼比等)的.一个多自由度线性系统可用以下模态算法:其中M是质量矩阵，C是阻尼矩阵，K是刚度矩阵，是加速度向量，是速度向量，X为位移向量，R(t)是激励载荷向量［9-11］.因为排气歧管总成是刚性零件，阻尼很小，对固有频率和振型影响很小，所以把C 阻尼矩阵看成零矩阵.又由于求解振型和固有频率与外载荷无关，所以R(t)也为0.于是原方程就可以写为因为位移和加速度向量都是时间的函数，它们都是随时间变化的，所以振型和固有频率的求解就变成了对特征向量和特征值的求解.2 排气歧管总成模态分析2.1 排气歧管的物理模型排气歧管部分包括进气法兰盘、四根弯管气道及汇总气道，汇总气道由上壳体和下壳体对焊而成.对排气歧管总成进行振动模态分析最重要的是建立合理的有限元模型.通过CATIA软件建立三维模型，其具体材料参数如下:排气歧管总成总质量12.5 kg，材料为不锈钢 411，密度ρ=7.85 ×103kg/m3，由材料工程手册查的弹性模量E=202 GP，泊松比μ =0.28.2.2 排气歧管的有限元模型在充分考虑各点质量分布的基础上，将其导入到ABAQUS软件中，并构建有限元模型.因为有限元分析处理的对象是单元，所以在分析前应把实物模型离散成为独立并有相互联系的节点和单元.根据经验采用四面体单元C3D4可以获得高质量的网格，因为要控制网格数量，减少计算机的负荷，将排气歧管的法兰处螺栓孔的倒角和氧传感器位置的倒角去掉，并且一些对计算结果影响不大的部位进行了粗糙网格划分，最终划分网格单元数量为296 830，节点数量为42 560，单元类型为C3D4，最小长度为0.55，最小雅克比为1，最小内角为15.5°，最大内角为138°，最终得到模型如图1所示.图1 排气歧管总成有限元模型Fig.1 Finite element model for exhaust manifold assembly2.3 边界条件设置及模态分析由于该排气歧管总成是用8个螺栓固定在发动机缸盖上，所以要在模型上施加零自由度约束，即在与排气门接触的法兰的螺栓孔处进行全约束.结构模态分析领域是一个经典的分析领域［12］.大量的研究在数值分析求解上［13］.理想的情况下可以得到一个结构的完整的模态集，然而在实际上，造成共振的主要因素往往是它的前几阶或十几阶模态，所以更高的模态常常被舍弃［14］.这样尽管会造成一点误差，但频响函数的矩阵阶数会大大减小，使工作量大为减小，计算机资源也减小，节省大量的计算时间［15］.因此本文提取的是排气歧管总成的前6阶模态振型，使用软件ABAQUS求解器对排气歧管总成求解后得到排气歧管总成前1～6阶振型及固有频率云图，如图2～图7所示.图2 排气歧管总成1阶振型Fig.2 Order modes 1 of exhaust manifold assembly图3 排气歧管总成2阶振型Fig.3 Order modes 2 of exhaust manifold assembly从图2可以看到1阶固有频率为1 702.1 Hz，共振发生在催化器末端，分别绕X、Y轴扭转振动的合成振动.从图3可以看到2阶固有频率是1 993.6 Hz，分别绕X、Y轴扭转振动的合成振动.图4 排气歧管总成3阶振型Fig.4 Order modes 3 of exhaust manifold assembly图5 排气歧管总成4阶振型Fig.5 Order modes 4 of exhaust manifold assembly从图4可以看出3阶固有频率是2 127.0 Hz，共振发生在催化器部位，分别绕X、Z轴扭转振动的合成振动.从图5可以看出4阶固有频率是2 424.3 Hz，共振发生在排气歧管部位，分别绕X、Y轴扭转振动的合成振动.从图6可以看出5阶固有频率是2 789.1 Hz，共振发生在排气歧管末端，分别绕X、Y轴扭转振动的合成振动.从图7可以看出6阶固有频率是2 995.8 Hz，共振发生在排气歧管部位，围绕X 轴进行扭转振动.从1到6阶结果云图可以看出，前6阶固有频率分别是 1 702.1、1 993.6、2 127.0、2 424.3、2 789.1、2 995.8 Hz，1 阶固有频率远远超出一般零件1阶频率高于200Hz的要求，其他各阶固有频率也都较高，有较高的承受交变载荷的能力.图6 排气歧管总成5阶振型Fig.6 Order modes 5 of exhaust manifold assembly图7 排气歧管总成6阶振型Fig.7 Order modes 6 of exhaust manifold assembly3 结论(1)本文利用有限元分析软件ABAQUS对排气歧管总成建立模型并进行模态分析，可快速、准确地求出该歧管振动特性.分析结果表明，该排气歧管总成符合动刚性要求，所得结果可作为动力学修改依据.(2)从振型图可以看出，该排气歧管总成的低阶振型主要是扭转和弯曲，危险位置主要集中在排气歧管出口和催化器出口法兰上.(3)根据振动原理可知，当发动机产生的激励频率接近或等于共振频率时，排气歧管总成将产生较大振幅，故在发动机设计时，尽量避免主模态激振力.(4)该模态分析结果可作为进一步模态实验的参考，也可作为动态分析、疲劳分析的基础.参考文献:［1］田育耕，刘江华，王岩松，等.汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化［J］.辽宁工程技术大学学报，2009，12(28):995-998.Tian Yu-geng，Liu Jiang-hua，Wang Yan-song，et al.Vibration modal analysis and hanger location optimization of automobile exhaust system［J］.Liaoning University of Technology，2009，12(28):995-998.［2］蒋启程，王跃武，孟强，等.汽车排气系统的模态实验分析［J］.机械设计与制造，2009(1):144-145.Jiang Qi-cheng，Wang Yue-wu，Meng Qiang，et al.Modal analysis of a vehicle exhaust system［J］.Machinery Design＆Manufacture，2009(1):144-145.［3］陈礼，熊锐，张斌彧.基于HM的汽油发动机曲轴优化分析［J］.广东工业大学学报，2011，28(3):73-76.Chen Li，Xiong Rui，Zhang Bin-yu.HM-based Optimization of the gasoline engine crank［J］.Journal of Guangdong University of Technology，2011，28(3):73-76.［4］Usan M，DeWeck O，Whitnev D.Exhaust system manifold development enhancement through multi-attribute system design optimization［C］.Collect Tech Pap AIAA ASME ASCE AHS Struct.Dyn Mater，2005:3265-3282.［5］欧阳天成，韦齐峰，黄锦成.重型货车车架模态分析与优化设计［J］.机械与装备技术，2012(4):19-21.Ouyang Tian-cheng，Wei Qi-feng，Huang Jin-cheng.The modal analysis and optimization on heavy truck frame ［J］.Equipment Manufactring Technology，2012(4):19-21.［6］刘文杰，马力，张中正.基于ABAQUS的电磁风扇离合器模态分析［J］.专用汽车，2012，1:89-90.Liu Wen-jie，Ma Li，Zhang Zhong-zheng.Fault analysis for back door can not lift and down in refuse transfer vehicle ［J］.Special Purpose Vehicle，2012，1:89-90.［7］张孝琼.车架的模态分析［J］.价值工程，2012(2):28-29.Zhang Xiao-qiong.Analysis for the modals of vehicle's frame［J］.Value Engineering，2012(2):28-29.［8］杨明慧.基于有限元分析的发动机排气歧管优化设计平［D］.西安:长安大学，2009.［9］杨万里，陈燕，邓小龙.乘用车排气系统模态分析数值模型研究［J］.三峡大学学报，2005，8:345-347.Yang Wan-li，Chen Yan，Deng Xiao-long.Studyof modal analysis numerical model of exhaust system of passenger car ［J］.Journal of China Three Gorges University，2005，8:345-347.［10］方勇，张建武.基于有限元的汽车排气系统模态分析［J］.苏州市职业大学学报，2009，3(20):24-26.Fang Yong，Zhang Jian-wu.The modal analysis of vehicle exhaust system based on finite element method［J］.Journal of Suzhou Vocational University，2009，3(20):24-26.［11］刘展.ABAQUS6.6基础教程与实例详解［M］.北京:中国水利水电出版社，2008.［12］Wilkinson J H.The Algebraic Eigenvalue Problem［M］.Oxford University Press，1995.［13］Bathe K J，Wilson E rge eigenvalue problems in dynamic analysis［J］.Proceedings of the ASCE，EM6，1992，98:1471-1485. ［14］侯献军，刘志恩，颜伏伍，等.汽车排气系统静力学计算及模态分析［J］.汽车技术，2010，1:40-42.Hou Xian-jun，Liu Zhi-en，Yan Fu-wu，etal.Statics calculation and modal analysis of automotive exhaust system ［J］.Car Technology，2010，1:40-42.［15］杨明亮，徐格宁，常争艳，等.基于有限元法的桥式起重机桥架模态分析［J］.机械科学与技术，2012，1(31):135-137.Yang Ming-liang，Xu Ge-ning，Chang Zheng-yan，et al.Finite element modal analysis of overhead traveling crane's structure［J］.Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering，2012，1(31):135-137.。
基于ANSYS workbench风机转子的模态分析
基于ANSYS workbench风机转子的模态分析作者：王灏张景坡来源：《科技创新与应用》2016年第13期摘要：三叶式风机转子是罗茨风机系统中重要的工作部件，其转动速度的大小和稳定直接关系到罗茨风机的工况能否正常运行，针对某企业加工生产的三叶式罗茨风机转子进行模态分析，结合UG8.0对相应的风机转子进行简化和实体建模。
将简化过的模型导入ANSYS Workbench的模态分析模块，结合相应的预应力分析模块对工况转速条件下的转子模态进行分析，分析转子的前六阶的模态，通过模态分析得到各阶固有频率和实际工况转速相比较，为研究罗茨风机的结构优化和振动分析提供了理论基础。
关键词：罗茨风机；转子；ANSYS；模态分析引言罗茨风机作为容积式风机的一种被广泛的应用于生产制造的行业中。
因其具有振动小，无润滑，转速高等特点，在冶金，石油，化工等行业的应用尤为突出。
罗茨风机的工作原理是利用长圆形风机机壳内一对彼此啮合风机转子转动而进行工况运转的。
故风机内部由风机转子分割为几个密闭间隙，通过风机转子的旋转达到改变间隙的的体积大小，进一步实现气体压缩和释放的过程[2]。
所以，在罗茨风机的的运行中，其振动问题一直是备受关注的问题。
风机转子作为负载转子，在实际工况的低速旋转中，整个转子的结构刚度受到转速和应力载荷的影响而发生改变。
故对实际工况下的风机转子进行模态分析是十分必要的。
3 风机转子的模态分析参照罗茨风机的实际工况可知，风机转子由两侧的轴承固定约束，轴承有一定的刚度和阻尼。
而在ANSYS Workbench中的模态分析环节，一般选用计算方法的为线性计算方法，即忽略阻尼对转子系统影响，因此对转子系统的轴承处施加圆柱约束，保证转子符合实际工况条件下的约束。
参考该转子的额定转速，对整体转子施加相应的旋转速度，该型号的罗茨风机的额定转速n为1500r/min，即157rad/s，则f=n/60=25Hz。
设定求解变形量和应力值并进行求解计算。
基于ABAQUS和FATIGUE的风电转盘轴承疲劳寿命计算
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ ｆｏｒ Ｓｌｅｗｉｎｇ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ｉｎ Ｗ ｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＢＡＱＵＳ ａｎｄ ＦＡＴＩＧＵＥ
Ｍａ Ｚｈｅｎｇｅ ，Ｌｕ Ｃｈａｏ ，Ｈｏｎｇ Ｒｏｎｇｊｉｎｇ ，Ｃｈｅｎ Ｊｉｅ
（１．Ｌｕｏｙａｎｇ ＬＹＣ Ｂｅａｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３ ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １８００，Ｃｈｉｎａ）
５ 结 束 语
通 过数值 拟 合 ，得 到轴 向位 移 常数 Ｋ与 总 曲 率系数 Ｇ的关系式 ，将其用 于轴 向载荷作用下接 触角的计算机数值求解 ，通过实例计算 ，对 比分析 了不同载荷作用下 ，轴承轴 向位 移的经验公式计 算值 、数值计算 值和实测值之 间的误 差。结果表 明 ，带 拟合 公式 的数 值 计算 值 与 实测 值 较 为 接 近 ， 可用 于计算 配 对角 接触 球 轴 承预 载 荷 调 整后 的隔 圈配磨 量 。
摘要 ：为更加方便计算转盘轴 承的疲 劳寿命 ，提 出一种基 于 ＡＢＡＱＵＳ和 ＦＡＴＩＧＵＥ的转盘轴 承疲劳 寿命 计算 方 法。首先 在 ＡＢＡＱＵＳ中完成转盘轴承 的接触应 力计算 ，建立转盘轴承 的有 限元模 型 ；接着将计算结 果导入 ＦＡ— ＴＩＧＵＥ中计 算其疲劳寿命 。结果表 明该方法切实有效 。 关键词 ：转盘轴承 ；疲劳寿命 ；ＡＢＡＱＵＳ；ＦＡＴＩＧＵＥ 中 图分 类 号 ：ＴＨ１３３．３３；ＴＭ３１５ 文献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０００—３７６２（２０１６）０１—０００８—０４
基于simpack与abaqus的风机传动链动力学联合仿真研究
基于SIMPACK与ABAQUS的风机传动链动力学联合仿真研究杨柳、吕杏梅中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部0引言风电机组传动系统是风力发电机的重要组成部分，随着风电机组单机容量的不断提高，其传动系统的扭振、部件共振现场日益突出，因此建立风机传动系统高精度动力学模型和动态分析是风电机组设计、控制和故障诊断的关键。
风力发电机传动链的动力学行为是确定设计载荷和校核零部件的重要因素，本文从多体动力学(MBS)角度出发，结合转子动力学、模态理论，以SIMPACK专业动力学软件作为仿真平台，联合ABAQUS子结构分析处理轴类、行星架等零件，生成柔性体超单元，建立高精度整机传动链动力学模型，分析系统运行时的特征频率，评估传动链的动力学行为以及传动链的共振特性。
1风机传动链动力学模型1.1传动链模型结构简述本文分析对象为双馈风力发电机组传动链系统，其结构拓扑图如图1所示：图1传动链拓扑图传动链系统总成由叶轮、主轴、齿轮箱、联轴器、发电机、主机架组成，另外还考虑齿轮箱和发电机的弹性支撑以及主轴轴承、主轴涨紧套等连接。
系统功率是由叶轮捕获风能产生的转矩，经主轴传递至齿轮箱提升转速，通过联轴器最终传递至双馈发电机转子，完成风能-机械能-电能的转化。
1.2柔性体建模柔性体模型可描述成两组自由度：边界自由度和内部自由度。
下式描述了原始模型和超单元模型的自由度关系[q Bq I]=[I0ΦCΦN][q Bp]式中q B——边界自由度向量；q I——内部自由度向量；[ΦC T]T——约束静力模态矩阵；ΦN——正则模态矩阵；p——保留正则模态向量；风机传动链系统的主要激励源是轴转频和齿轮箱轮齿啮合的动态激励，这些激励通过齿轮、轴、轴承等部件传递给传动链各部件，使其发生共振，并辐射噪声。
为计算风机传动链系统激励，分析各部件振动能量，本文采用多体动力学建模，结合转子动力学方法对系统动态激励进行求解。
传动链系统中三维转动模型轴类部件以及齿轮箱行星架使用体单元（六面体、棱柱或四面体）建立有限元模型，简化的刚度、质量、阻尼矩阵和载荷向量描述了子结构，再通过ABAQUS软件处理成超单元，生成具备约束模态——静力变形和正则振动模态——动态变形的柔性体，其中有限元模型如图2所示。
基于ABAQUS的某通风盘式制动器顺序耦合热结构分析
ε xx =
……………………………………(7)
将上式写成指标形式
−1 0 ε ij = Dijk 1σ k 1 + ε ij ………………………………………………………………………(8)
或
σ ij = Dijk1 (ε k1 − ε k01 ) ……………………………………………………………………(9)
hc = Nuλ / l 0 ……………………………………………………………………………(5)
上式中，Nu为努谢尔特数，l 0 为制动盘直径，λ为空气导热系数。 热辐射系数的计算，可根据史蒂芬-波尔兹曼定律计算：
hr = εAσ (T 4 − T04 ) ……………………………………………………………………(6)
2 传热模型的建立
2.1 传热分析有限元法基本原理 根据傅立叶 (Fourier) 传热定律 (heat transfer theorem) 和能量守恒定律 (energy conservation theorem) ， 可 以建 立传 热 分析 问题 的控 制方 程 (governing equation) ， 即物 体 的瞬 态温 度场
，则该物体的物理方程由于 αT • ∆T ( x, y, z ) ，αT 为热膨胀系数（thermal expansion coefficient） 增加了热膨胀量（正方向上的温度应变）而变为
1 [σ xx − µ (σ yy + σ zz )] + α T ∆T E 1 ε yy = [σ yy − µ (σ xx + σ zz )] + α T ∆T E 1 ε zz = [σ zz − µ (σ xx + σ yy )] + α T ∆T E 1 1 1 γ xy = τ xy , γ yz = τ yz , γ zx = τ zx G G G
ABAQUS电机模态分析
ABAQUS电机模态分析简介ABAQUS是一款常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种工程结构的力学行为。
其中，电机模态分析是一项重要的分析技术，它可以帮助工程师了解电机的振动特性并进行设计优化。
模型建立在进行电机模态分析前，需要首先建立电机的几何模型。
ABAQUS提供了丰富的建模工具，可以通过几何构造命令、体积命令和网格命令等创建几何实体。
在建立模型时，需要注意保持模型的准确性和合理性，以便模拟真实的电机结构。
在建立模型之后，需要给模型分配材料属性和边界条件。
电机的材料属性可以根据实际情况选择，例如铁芯的材料可以选择磁性材料，绕组可以选择导电材料。
边界条件包括固定边界和载荷边界，用于模拟电机的实际工作情况。
例如，固定边界可以用于固定电机的外壳，载荷边界可以用于模拟电机的激励力或转矩。
模态分析步骤进行电机的模态分析时，通常可以遵循以下步骤：1. 定义分析类型首先需要定义分析的类型。
在ABAQUS中，可以选择静态分析、动态分析和模态分析等类型。
在这里，我们选择模态分析。
2. 定义分析步在模态分析中，需要定义分析步。
通常，模态分析会进行多个分析步，每个分析步都对应着不同的模态形式。
模态形式可以是振动的频率和模态形状。
在每个分析步中，可以定义频率范围和模态数目。
3. 施加激励在模态分析中，可以施加激励力或转矩，以模拟电机的实际工作情况。
激励可以通过定义载荷边界条件来实现。
4. 执行模态分析在完成以上定义后，可以执行模态分析。
ABAQUS会根据定义的分析步和边界条件进行计算，并输出模态的频率和形状结果。
可以通过ABAQUS提供的后处理工具，观察电机的振动特性。
模态分析结果分析模态分析的结果包括振动频率和模态形状。
通过分析这些结果，可以了解电机的固有振动特性和振动模态。
振动频率振动频率是模态分析的重要结果之一。
通过观察振动频率的大小和分布，可以判断电机的主要振动特性。
通常，振动频率较高的模态对应着电机的高阶振动形态，振动频率较低的模态对应着电机的低阶振动形态。
abaqus模态分析课程设计
abaqus模态分析课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握Abaqus软件中模态分析的基本原理和数学模型；2. 学习并掌握Abaqus进行模态分析的步骤和方法；3. 掌握如何解读Abaqus模态分析的结果，包括振型、固有频率等关键参数。
技能目标：1. 能够独立操作Abaqus软件，完成模态分析的模型建立、边界条件设置、求解及结果分析；2. 能够利用Abaqus进行简单的结构优化，提升结构动力性能；3. 能够将Abaqus模态分析结果与实际工程案例相结合，进行问题分析和解决。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题分析的严谨态度，提高学生的工程素养；2. 激发学生对结构动力学研究的兴趣，培养学生的创新意识和探索精神；3. 强化团队合作意识，提升学生在团队项目中的沟通与协作能力。
本课程针对高年级本科生或研究生，结合学科特点和教学要求，注重理论知识与实际应用的结合。
通过本课程的学习，学生将能够掌握Abaqus模态分析的基本技能，为今后从事工程领域的研究和工作奠定坚实基础。
同时，课程设计注重培养学生的科学素养、创新能力和团队协作精神，使学生在知识、技能和情感态度价值观等方面得到全面提升。
二、教学内容1. Abaqus模态分析基本原理：介绍模态分析的概念、目的和数学模型，包括振动方程、固有频率和振型的求解方法。
教材章节：第2章 结构动力学基础理论。
2. Abaqus软件操作基础：讲解Abaqus软件界面、文件操作、模型建立和网格划分等基本操作。
教材章节：第3章 Abaqus软件操作基础。
3. 模态分析步骤及操作：详细讲解模态分析的步骤，包括模型建立、边界条件设置、求解设置和结果提取等。
教材章节：第4章 模态分析。
4. 结果分析与优化：教授如何解读模态分析结果，并对结构进行优化以提升动力性能。
教材章节：第5章 结果分析与优化。
5. 实际工程案例应用：结合实际工程案例，让学生运用所学知识解决实际问题。
基于ABAQUS的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析
长沙航空职业技术学院学报JOURNAL OF CHANGSHA AERONAUTICAL VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE第21卷第1期2021年3月V ol.21 No.1Mar. 2021DOI:10.13829/ki.issn.1671-9654.2021.01.002基于ＡＢＡＱＵＳ的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析周际鹏，陈清阳，罗铁彬（国营长虹机械厂，广西 桂林 ５４１０００）摘要：应用ABAQUS 有限元分析软件对某型发动机涡轮叶片的静强度和振动特性进行分析，得到了涡轮叶片的应力和位移分布云图，验证了涡轮叶片静强度的可靠性，得出涡轮叶片的各阶固有频率及振型，并绘制坎贝尔共振曲线图，计算涡轮叶片在发动机各工况下的共振裕度，对其发生共振的可能性进行了分析。
根据静强度和振动特性的仿真结果，对涡轮叶片的维护修理和发动机试车等方面提出了相应建议。
关键词：涡轮叶片；静强度；振动特性；共振中图分类号：V215 文献标识码：A 文章编号：1671-9654（2021）01-0006-04Analysis of Static Strength and Vibration Characteristics of Engine Turbine Blades Based onABAQUSZHOU Ji-peng, CHEN Qing-yang, LUO Tie-bin（State-owned Changhong Machinery Factory, Guilin Guangxi 541000）Abstract: ABAQUS finite element analysis software is used to analyze the static strength and vibration characteristics of engine turbine blade. The stress and displacement distribution nephogram of the turbine blade is obtained. The reliability of the static strength of the turbine blade is verified. The natural frequencies and vibration modes of the turbine blades are obtained, the Campbell resonance curve is drawn, the resonance margin of the turbine blades under various operating conditions is calculated, and the possibility of the resonance is analyzed. Based on the simulation results of static strength and vibration characteristics, some suggestions on turbine blade maintenance and engine test are put forward.Key words: turbine blade ；static strength ；vibration characteristics ；resonance 收稿日期：2020-08-20作者简介：周际鹏（1992- ），男，湖北仙桃人，工程师，力学硕士，研究方向为发动机结构损伤修复。
Abaqus模态分析实验报告
（一）创建部件1：模块：部件2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框，将名称修改为Dizuo，模型空间为三维，类型选择可变形，形状选择实体，类型为旋转。
采用SI（mm）量纲，将大约尺寸修改为200，比最大尺寸稍大。
3：点击继续，进入草绘模式，绘制如下截面草图。
4：按下鼠标中键退出草绘模式，弹出编辑旋转对话框，将角度修改为360度，点击确定。
5：旋转得到的实体如下6：点击创建实体：拉伸工具，为实体拉伸选择一个合适的平面，点选一条合适的边作为草绘的参照，进入草绘模式7：绘制如下的截面草图。
8：按下中键退出草绘模式，弹出编辑拉伸对话框，将类型修改为指定深度，深度修改为20，并选择正确的拉伸方向。
9：点击确定，完成拉伸10：点击创建基准平面：一线一点工具，选择一条直线，基准面将通过它；再选择已选直线外的一点，就可以将基准平面确定下来。
11：点击创建基准平面：从已有平面偏移工具，选择上一步创建的平面为偏移所参照的平面，选择输入大小以设定偏移，确定偏移方向，输入偏移距离为6，就可以将新的基准平面确定下来。
12：点击创建实体：拉伸工具，选择上一步创建的平面为草绘平面，点选一条合适的轴作为草绘参照，进入草绘模式，绘制如下截面13：按下鼠标中键退出草绘模式，弹出编辑拉伸对话框，类型为指定深度，深度为12，拉伸方向垂直屏幕向外14：点击确定，拉伸的结果如下图15：使用创建实体：拉伸命令和创建切削：拉伸命令依次创建剩下的特征，如下图所示最后的结果如下图（二）定义材料和截面属性1：模块：属性2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框，名称改为steel，通用→密度，输入密度为7.85e-93:力学→弹性→弹性，输入弹性模量2.1e5，泊松比为0.3，点击确定4：点击创建截面工具，弹出创建截面对话框，将名称修改为Dizuo_Section，类别为实体，类型为均质点击继续，在弹出的编辑截面对话框中选择确定5：点击指派截面工具，选择整个部件为要指派截面的区域，点击完成，弹出编辑截面指派对话框点击确定，整个模型变为绿色（三）生成装配件1：模块：装配2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框，点击确定（四）定义分析步和指定输出要求1：模块：分析步2：点击创建分析步工具，弹出创建分析步对话框，修改名称为Dizuo_Load，程序类型选择线性摄动、频率。
基于Abaqus万向传动装置模态分析
基于Abaqus万向传动装置模态分析吴亮廷【摘要】万向传动装置在汽车中起到了传递扭矩的关键作用,本文运用SolidWorks三维建模软件对车辆传动轴进行建模,并运用Abaqus有限元分析软件对模型进行模态分析,得到传动装置的模态和振型,为优化传动轴的结构设计提供支持.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(034)008【总页数】2页(P28-29)【关键词】万向传动装置;Abaqus;模态分析【作者】吴亮廷【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U463万向传动装置是汽车传动系中承上启下的重要环节，起着动力传递的作用。
万向传动装置常见于汽车变速器与驱动桥之间的动力传递。
传动轴的异响和振动是万向传动装置的主要故障之一。
因此，对传动装置的模态频率和振型分析就显得尤为重要，通过结构的改变和完善避开共振频率，从而在传动装置出现故障时减小共振对汽车零部件的危害，以提高汽车的安全使用性能。
本文利用模态振型的理论，通过三维软件SolidWorks建立传动轴的三维模型，然后用Abaqus对其进行模态和振型的分析。
通过对结果的分析得到传动轴的动态特性。
汽车传统的设计制造中对振动频率的分析，只有在整车测试时才会发现是否有共振现象的发生，运用有限元分析软件对其进行模拟，可以有效并提前发现是否有共振的问题，从而提前发现问题，提前得到有效的弥补和改进。
目前对于模态分析常用的是ANSYS分析，本文运用SolidWorks和Abaqus相结合，对汽车传动装置进行分析，该软件界面更加友好，分析更加便捷，后处理结果更加清晰直观，从而提升分析效率。
利用SolidWorks三维建模软件，对万向传动装置中的传动轴进行建模，传动轴包括中间传动筒状梁、万向节叉和十字轴等部件，对各个零件进行建模，然后装配到一起，建立完整的传动装置，得到如图1所示的模型。
传动轴所选用的材料为20Cr，该材料的基本属性如下：弹性模量：210GPa，泊松比0.3，密度：7.85e+3kg/m3。
Abaqus在风电领域解决方案
Forming Abaqus风电行业解决方案Simulia软件公司2009年5月目录第一章Abaqus简介 (1)第二章Abaqus风电领域简介............................................. .. 5 第三章Abaqus应用实例 (6)第一章Abaqus简介1. 1Abaqus软件公司及产品简介美国Abaqus软件公司成立于1978年，总部位于美国罗德岛博塔市，专门从事非线性有限元力学分析软件Abaqus的开发与维护。
公司总部雇员二百余人，其中近90人具有工程或计算机博士学位，近60人具有硕士学位，被公认为世界上最大且最优秀的固体力学研究团体。
Abaqus软件已被全球工业界广泛接受，并拥有世界最大的非线性力学用户群。
Abaqus软件以其强大的非线性分析功能以及解决复杂和深入的科学问题的能力，除了在广大工业用户中得到认可外，也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到广泛赞誉。
随着研究水平提高所引发的对高水平分析工具需求的加强，Abaqus软件在各行业用户群中所占据的地位也越来越突出。
风电领域是Abaqus软件的一个重要应用领域。
2002年5月成立的Abaqus公司北京代表处和2005年1月成立的Abaqus公司上海代表处是Abaqus公司在大中国地区的两个分支机构，全面负责Abaqus 软件在中国的推广和服务，以及软件的本地化工作。
随着软硬件技术的不断发展，Abaqus公司的业务也持续发展，2002年增长11%，2003年增长18%。
Abaqus软件的用户绝大部分是租赁用户，这些用户通常对产品和服务要求都是很苛刻的。
Abaqus是一个推崇技术的公司，它始终走在结构力学研究和软件化领域的前沿，它良好的品质和服务得到业界的广泛认可，这也是占其用户很大比重的租赁用户一年又一年往复租用它的原因。
1. 2Abaqus软件产品的性能特点人机交互界面Abaqus/CAE是Abaqus公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD软件的优点，同时与Abaqus求解器软件紧密结合。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过扫描法得到风扇盘的轮廓线，将扫描的轮廓线导入到 SolidWorks 软件中进行曲线拟合，得到精确的风扇盘模型，如图 2
来稿日期：2018-08-04 基金项目：中央高校基本业务费—中国民航大学专项（3122014H002） 作者简介：张 鸿，（1978-），男，山西人，博士研究生，讲师，主要研究方向：航空发动机适航审定；
郑海洋，（1992-），男，河北人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机传动系统设计与性能分析
第2期
张 鸿等：基于 ABAQUS 的某 GTF 风扇转子系统模态分析
215
所示。在 SolidWorks 材料库中定义材料属性，定义风扇重心位置 作为整个模型的参考点，通过切割特征将整体风扇盘分割成轮盘 和叶环两部分，利用软件的“质量属性”工具得到原模型的物理特 征参数。为了使等效结果最简化，等效后的几何实体将不再是带 有分布的叶片的圆盘，叶环将被简化为一体的薄圆环盘结构，叶 轮也将等效成相对较厚的圆环盘结构。保证简化后模型的质量、 极转动惯量和轴向刚度不变，此种等效方法的关键问题在于确定 圆环盘的以下几个参数：圆环盘的内半径 r；圆环盘的外半径 R； 圆环盘的厚度 d；圆环盘的密度籽；圆环盘的弹性模量 E。
利用 SolidWorks 软件对某航空发动机的转子系统进行了三 维实体建模，并将其导入 ABAQUS 中对该航空发动机的转子进 行了固有振动特性的分析。得到了 GTF 发动机风扇转子系统的
固有频率和振型，其结果可为发动机风扇转子部件的结构设计提 供参考，对改善转子的动态特性具有重要意义。
2 风扇转子模型的建立
粤遭泽贼则葬糟贼：Based on the 3D software SolidWorks，a model of fan rotor system of a Certai n Geared Turbofan（GTF）engine is established and imported into ABAQUS to do the rotor modal analysis. The first 9 natural frequencies and mode shapes are analyzed and processed，and the law and order modes are found; combined with the working speed and engine vibration safety margin，verify the safe speed of the fan rotor system; furthermore，the fan rotor system of GTF engine includes both flexible， rigid shafts witch are related to the function of components. The research can provide reference and theoretical basis for the design and application of the GTF engine fan rotor system. Key Words：Geared Turtofan；ABAQUS；Modal Analysis；Rotor System；Vibration
Modal Analysis for Fan Rotor System of GTF Based on ABAQUS
ZHANG Hong，ZHENG Hai-yang，LI Xiang-ping
（Sino-European Institute of Aviation Engineering，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China）
2.1 系统传动轴建模
与传统大涵道比涡扇发动机相比：由于行星齿轮减速箱的应 用，减速器动力输出轴采用细长颈的喇叭状的造型，为减轻驱动轴 的负载，风扇通过刚度较大的套筒式风扇轴作为支撑并通过花键与 减速器输出轴连接[4]，建立风扇转子的轴系三维模型，如图 1 所示。
图 1 风扇驱动轴模型 Fig.1 Fan Drive Shafts Model
1 引言
齿轮传动风扇发动机（Geared TurboFan，简称 GTF）采用行 星齿轮传动系统作为齿轮风扇发动机的核心部件，行星齿轮减速 器技术可以保障涡扇发动机风扇在低速转动的同时低压压气机 保持高工作转速，降低发动机的噪声与油耗[1]。随着航空发动机涵 道比的提高，风扇转子的质量所占的整机比也越来越大。由于加 工误差以及工作磨损导致风扇叶片的不平衡量会造成整体风扇转 子的不平衡振动加剧，甚至导致整机振动加剧，危害航空安全[2]。发 动机风扇转子系统的固有频率和各阶次振型是研究系统动态特 性的重要参数，也是转子结构设计中的重要参考，利用有限元法 对风扇转子系统进行固有模态计算，通过分析结果预估系统的振 动安全裕度[3]，从而使保证风扇转子远离固有频率，避免共振危 害。同时掌握 GTF 发动机风扇转子的振动特性，可为我国齿轮传 动风扇技术的研究提供理论参考。
机械设计与制造
第2期
214
酝葬糟澡蚤灶藻则赠 阅藻泽蚤早灶 驭 酝葬灶怎枣葬糟贼怎则藻
圆园19 年 2 月
基于 ABAQUS 的某 GTFra bibliotek 风扇转子系统模态分析
张 鸿，郑海洋，李湘萍
（中国民航大学 中欧航空工程师学院，天津 300300）
摘 要：利用 SolidWorks 软件对某型齿轮传动风扇（GTF）发动机的风扇转子系统建立其等效三维模型，导入 ABAQUS 中 对风扇转子进行模态分析。提取了前 9 阶固有频率及模态振型进行了分析和处理，发现了风扇转子各阶次振型特点和共 振频率规律；结合发动机的工作转速和振动安全裕度，验证了风扇转子工作安全转速；通过对比风扇转子各部件的共振 频率，发现了 GTF 发动机风扇转子系统同时包括柔性、刚性轴部件，这主要与 GTF 发动机风扇转子部件的功能相关。该 研究对 GTF 发动机风扇转子系统的设计与应用提供了参考与理论依据。 关键词：齿轮传动风扇（GTF）；ABAQUS；模态分析；转子系统；振动 中图分类号：TH16；V231.96 文献标识码：A 文章编号：员园园员-3997（圆园19）02-0214-04