ANSYS临界转速计算具体经典算例

ANSYS临界转速计算算例

1 结构

如图1所示单转子结构，密度7800Kg/m3,E=206GPa μ=0.3，

2 操作步骤

2.1 建模

根据几何模型建立有限元模型，转子主体部分（盘、轴）采用SOLID45单元，支承采用弹簧—阻尼单元COMBIN14。弹簧—阻尼单元的末端约束所有自由度。为了避免轴向的刚体位移，将弹簧—阻尼单元始端的轴向自由度约束。

2.2输入材料参数及弹簧刚度（COMBIN14的实常数）。

Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models

Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete

2.3将转子主体的所有SOLID单元生成一个COMPONENT，命名为ROTOR。若为多转子，建立

不同的COMPONENT，并按一定的转速关系输入转速。

Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component

2.4对名称为ROTOR的COMPONENT施加转速（自转转速）。

a）注意对COMPONENT施加转速之前，必须将OMEGA命令中的KSPIN开关设置为1。即计算时考虑SPIN SOFTENING效应。但并不利用OMEGA命令输入转速。

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Angular Velocity>

Global

b）利用CMOMEGA命令对COMPONENT施加转速。该命令中的KSPIN开关控制转子的正、反进动。若KSPIN=0，为正进动；若KSPIN=1，为反进动。

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Angular Velocity>On Components>By origin

2.5STATIC求解，打开预应力开关。

Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis

2.6MODAL求解，打开预应力开关。

2.7输入不同的转速值，重复2.4~2.6，得到不同自转转速下的特征值（公转频率）。

2.8利用CAMPBELL图求得临界转速（注意单位的统一）。

3 结果

自转频率(HZ) 1 2

0 40.96 216.60

50 41.18 219.33

100 42.63 230.13

200 45.62 263.19

300 48.05 299.71 通过CAMPBELL图得到：第一阶临界转速41.14Hz，第二阶临界转速299.1Hz。

050100

150200250300350

50

100

150

200

250

300

350

SPIN FREQUENCY (Hz)

W H I R L F R E Q U E N C Y (H z )

Campbell Diagram for Critical Speed