有限元在转子动力学中的应用
转子动力学有限元法计算及编程
三、有关软件
• NX Nastran转子动力学案例
轴：2023mm 外径：100 mm 内径：88 mm 毂：96 kg 自转角速度： 0-24000 RPM 弹簧与阻尼支撑
W
转子模型示意图
三、有关软件
• NX Nastran转子动力学案例
一维梁单元仿真模型
三、有关软件
• NX Nastran转子动力学案例
谢谢大家！
0
u1
e2 e9
u1
y2 y9
e2 e9
u2
x2 e2
y2 x9 y9
0 e9 0
0
e2 0 e9
uu12
[L]u
xb1
xb1
yb1 xb 2
I
yb1 xb 2
I
ub
yb2
yb2
Qb
Co1
0
0 Co 2
[
L]{u}
u u b
LT Qb Qb
Qu 0
Qb
Co1
0
0 Co 2
[
L]{u}
Ko1 0
0 Ko2
[
L]{u}
Co1
0
0 Co 2
[
I
]{ub
}
Ko1 0
0
Ko
2
[
I
]{ub
}
M
0
0 Mb
u u b
WJ
LT1 [C [C ]L1
]L1
LT1 [C]Lb Cb [C]Lb
QQ11bbxy
Co1
x2 y2
xb1 yb1
Ko1
x2 y2
xb1 yb1
QQ22bbxy
转子／轴承／轴承座系统动力学特性的三维有限元分析
明： 在模 态分析 中， 轴承座 实体模型 系 统 包含 了 反 映轴承座 的变形的 固有频率和振 型； 在碰摩力动 力响应 方面， 该模 型 都更能体现 出实际的碰摩特征 ， 对机械 故障诊断具有指导意义。
关键词 ： 有 限元 ； 故障诊断 ； 碰摩 ； 模态分析 ； 轴心轨迹 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｈ１ ３ ３ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ １ ４ ７ — ０ ４
（ ｄ ） 部分轴心轨迹图 图１ ０碰摩力 Ｆ ￣ ＝ ２ ０ ０ Ｎ， Ｆ Ｔ１ ０ ０ ０ Ｎ，两 种 考 虑轴 承 座弹性的模型部分时间转子响应 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ ０ Ｔ ｈ ｅ Ｌ ｏ ｃ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｒｏ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｔｗｏ Ｂｅ ａ ｉｎ ｒ ｇ Ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｔ Ｒｕ ｂ — Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｆ ． ＝２ ０ ０Ｎ， Ｆ ＴＩ Ｏ Ｏ ＯＮ
（ １ ． 沈阳化工大学 机械工程学 院， 辽宁 沈阳 １ １ ０ １ ４ ２ ； ２ ． 沈阳化工大学 数理系 ， 辽宁 沈阳 １ １ ０ １ ４ ２ ）
摘
要： 将轴承座纳入整个 系统进行分析 ， 建立 了一种 转子一轴 承一轴承座 系统有限元模型。为准确考虑弹性轴承座
转子系统动力学基础与数值仿真
转子系统动力学基础与数值仿真文章标题：深度探讨转子系统动力学基础与数值仿真导言在工程领域，转子系统动力学是一个重要且复杂的领域。
它涉及到机械系统运动、振动和稳定性等多方面的知识，对于工程设计和优化具有重要意义。
本文将深入探讨转子系统动力学的基础理论和数值仿真方法，帮助读者全面理解这一领域的重要性和复杂性。
一、转子系统动力学基础1. 转子系统概述转子系统是指由轴承支撑的旋转部件，其运动状态受到外部激励和结构自身特性的影响。
在机械系统中，转子系统承担着能量传递和转换的重要任务，因此其动力学特性对系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
2. 转子系统动力学理论转子系统动力学理论涉及到转子系统的振动、稳定性和动力学特性等方面的内容。
通过对转子系统的动力学建模和分析，可以深入理解其运动规律和受力特点，为系统设计和运行提供重要参考。
二、数值仿真方法1. 数值仿真概述数值仿真是指利用计算机模拟和计算工程问题的解决方法。
在转子系统动力学中，采用数值仿真方法可以有效地分析系统的振动特性和稳定性，为系统设计和优化提供重要参考。
2. 有限元方法在转子系统动力学中的应用有限元法是一种常用的数值仿真方法，通过将复杂的转子系统分割为有限数量的小单元，利用数值计算方法求解系统的振动和稳定性问题。
有限元方法在转子系统动力学中得到了广泛应用，并取得了丰富的研究成果。
3. 基于数学建模的仿真技术除了有限元方法，转子系统动力学的数值仿真还可以采用基于数学建模的技术，如多体动力学模型、流体动力学模型等。
这些方法可以更加贴近实际工程问题，为系统的动力学分析提供更加准确和全面的结果。
总结与展望通过本文的深入探讨，我们对转子系统动力学的基础理论和数值仿真方法有了更加全面和深入的理解。
掌握转子系统动力学基础与数值仿真方法，对于工程领域的工程设计和优化具有重要意义。
希望本文可以为读者提供有价值的参考，激发更多人对转子系统动力学领域的关注和研究。
个人观点转子系统动力学是一个复杂而又具有挑战性的领域，它涉及到多学科的知识和全面的工程实践。
基于有限元的呼吸裂纹转子动力学特性
由 图 １中转 子 裂 纹单 元 的 受力 情 况 可 知 ， 子 转
的应 变 能 为
・
国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 号 ：０ ０ ０ ６ ５ ８ ５ １ ） 上 海 市 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 号 ：８ Ｒ１０ ８ ０ ； 央 高 编 ５８ ５４ ，０ ０ ０ ９ ； 编 ０Ｚ ４５０）中 校 基 本 科 研 业务 经 费 资 助 项 目 收 稿 日期 ：０ ９０ —６ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ９１— ９ ２ Ｏ —８０ ； ２０ —２０
裂 纹 进 行 了 比较 。
图 １ 转 子 裂 纹 单 元 模 型
于转 子无 裂纹 轴段 ， 应变 能如 下
。一
划 ＋ ＋ ２Ｔｄ １ 可＋ ２ ） Ｍ ） ｚ（
本 文采 用 有 限元 方 法 建立 了 Ｊ ｆ ｏｔ 子 系统 ｅｆ ｔ 转 ｅ
动 力学 模 型 ， 用应 变能 释 放率 方 法 得 到 了裂 纹单 利
开闭 的规律 ， 以及 直斜 裂纹 转子振 动 响应的 特点 。
１ 裂 纹 单 元 刚 度 矩 阵 及 系 统 动 力 学
方 程
１ １ 裂 纹 单 元 刚 度 矩 阵 ．
矩 阵 的计 算 方法 ， 总结 了含裂 纹 转 轴转 子 的 振 动 以 及裂 纹 检测 等方 面 的研究 。何 成兵 等［ 分析 了含裂 ２ ］
１６ ８
Ｕ 一
振
动 、测
试
与
诊
断
第３ １卷
÷（ ＋ Ａ’Ａ‘Ｉ ＋Ｉ ２＼ ＋ ＋ ＋ＩＧ』 Ｅ Ｇ ’ ’ Ｊ ．Ａ ｆ ， ｆ ～ Ｇ Ｅ Ｅ若
（ ２）
２ 应 力 强 度 因 子 为 零 法 确 定 裂 纹 呼 吸
薄膜蒸发器转子动力学性能的有限元分析
（ 南京 工业大学 机械 与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 力工程学院 ， 南京 ２００ ） １０ ９
Ｆ ｎｔ ｌ ｍｅｎ ｎ ｌｓｓｏｎｒ ｔ ｒ ｙ ａ ｃ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｉ＿ ＿ ｅ ａ ｏ ａ ｏ ｉｉ ｅｅ ｅ ｔ ａ ｙ ｉ ｏ ｏ ｎ ｍｉｓｐ ｒ ｍａ ｃ ｆ ｈｎ ｆｍ ｖ ｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｏ ｔ ｌ
ｒｔ ｓ ｍ ｏ ｈｎ Ｆｌ ｖｐｒｔ ｏ ｒ ｙｔ Ｔ ｉ－ ｉ Ｅ ａ ｏａｏ ｏｓ ｅ ｆ ｍ ｒ ａｈｅｅ ｙｍａ ｉ ｎ ａａ ｃ ｅ ｏ ｓ ｎ ｌ ｉ Ｏ ｅｕ ｂｌｎｅ ｃ ｉ ｄｂ ｋｎ ｕ ｂ ｌｎｅｒｓ ｎｅａ ａ ｓ ｔ ｎ ａ ｃ ｖ ｇ ｐ ｙｓ ｈ ｆ ａ
２ 薄膜蒸发器转子模态分析
薄膜蒸发器 由驱动和蒸发设备两大部分组成 蒸发浓缩部 ‘
法 比拟 的优点 ， 广泛应用于化工 、 医疗 、 食品 、 轻工等行业ｌＩ ｌ。转 分由带夹套 的蒸发简体和转子组成 ， ＿ 转子部件主要 由主轴和刮板 子作为薄膜蒸发器的核心部件 ，其性能 的优劣严重影 响薄膜蒸 装 置组 成 ， 其结 构 图 ， 图 １ 示 。 本 文分 析 对 象 是 蒸发 面 积 为 如 所 发器的整体性能 。然而振动现象 是机械结 构中经常遇到的问 １ ｍ 的薄膜 蒸 发器 。 ０ 题 ， 子 振 动 一 方 面 加 速 薄 膜 蒸 发 器 内构 件 的损 坏 ， 一 方 面 ， 转 另 还会影响薄膜蒸发器的工作效率 ， 因此降低转子的振动 ， 对于延
ＹＡＮＧ － ｉｎ ＨＥ ａ － ｕ Ｙｕ－ ａ ｇ， Ｘｉｏ ｈ ａ ｑ
（ ｏ ｅｅｏ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｏ ｅ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｎｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｊ ｇ １ ０ ９ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｌ Ｍｅｈｎｃ ｄＰ ｗ ｒ ｇｎ ｅｉ ， ａｊ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ａａ Ｅ ｎ ｎ ｅ ｉ Ｔ ｏ ｎ
传递矩阵法和有限元法在汽轮发电机主轴转子动力特性分析上的对比分析
图10用Vericut7.2软件对程序进行仿真加工，确认程序正确无误后，就可以把程序传输至机床进行现场加工，图11所示是机床加工出来的实际零件。
七、结语通过以上对混合锟零件四轴加工方法的探讨，我们可以认识到要做出理想、完美的刀路轨迹，不仅要对NX10.0的CAM功能有深入的掌握，对NX10.0的CAD功能有熟练的运用，还要灵活的掌握NX10.0的“同步建模”功能，只有灵活结合这些操作技巧，才能完成高质量刀路轨迹的制作。
IM图11撰文/沈阳理工大学 韩辉 李荡以汽轮发电机主轴转子为研究对象，利用集中质量参数法将转子简化为集中质量和若干轴段构成的模型。
从传递矩阵法和有限元法两种方法的计算理论和具体对象分析两个方面进行了对比分析，结合MATLAB软件和ANSYS有限元软件求出了转子前三阶固有频率和模态振型。
对比分析结果表明，两种方法在模型简化方面存在不同，但最终计算的结果比较接近，固有频率最大误差不超过9%，并对存在偏差的原因进行了分析，证实两种方法的可行性以及有限元法便于求解分析，从而指导了在转子动力特性分析上的应用。
一、引言为了提高机器的工作容量和效率,要求增大转子的转速,减小各部分结构的重量,使得转子朝着高速和细长方向发展。
那么，对转子的生产制造工作条件要求越来越严格，传递矩阵法和有限元法在汽轮发电机主轴转子动力特性分析上的对比分析所以我们必须在保证安全可靠的前提下去提高经济效益。
因此，我们更应该加强对转子动力特性的研究，以满足转子发展方向的潮流。
为了保证转子生产工作的可靠性，我们非常有必要对转子动力特性进行理论分析，通过理论分析为实际生产工作提供必要的依据。
本文使用传递矩阵法并结合MATLAB软件编程和当今主流的有限元分析软件ANSYS对发电机主轴转子进行了动力特性分析，通过分析结果证明了两种方法的可行性以及有限元法的便利性。
二、传递矩阵法结合MATLAB软件对多盘转子的动力特性分析1.传递矩阵的建立建立集中参数模型时，要根据轴径的变化和安装在轴上的零件的不同，将轴分为若干段。
离心机转子力学性能的有限元分析及测试
分 别采 用 ０ ０、 ． 、９ ６、９ ４ ． ９ ８ １ ． ２ ． Ｎ砝 码 力 对 转 子进 行 加载 实验 ， 测试 其应 变结 果 如 图 ３ 表 １所 、
示。
ｍ 、 ｍ 分 别 为 筒 体 、 ｍ 、 吊杯 、 体 、 盘 、 子 的 粉 转 转
质量 ； ｍ 、 ｍ 、 ｍ Ａ Ａ ： Ａ 分 别 为 对 称 悬 挂 两 侧 的筒 体、 吊杯 、 粉体 质 量差 ； ｅ 、 ｅ 、： ｅ 别 为筒 体 、 分 吊杯 和 粉体 旋转 到水 平 状 态 时 的离 心 半 径 ； 体 和 吊 筒 杯离 心半径 以质 心计 算 ， 体 离 心 半 径 按 压 缩 到 粉
弹性模 量 为 ２ ０ Ｐ ， 松 比为 ０ ２ ， 服 强 度 为 １Ｇ ａ泊 ．９ 屈
１ ２ １ ７Ｍ Ｐ ａ。
９ ８ 时 的 最大 应 力值 为 １ ． Ｍ ａ １ ． Ｎ时 的最 ．Ｎ １ ３ Ｐ ；９ ６ 大应 力 值 为 ２ ． ＭＰ ；９ ４ 时 的最 大 应 力值 为 ２ １ ａ２ ．Ｎ
（Ａ Ｐ智能 信 号采 集处 理分 析 系统 及振 动测试 传 感器 等仪 器设 备对 转子应 变 特性进 行测 试分 析 ， 试过 程采 用 ４个传 动销 部分 固定 、 子 测 转 加载砝 码 方式 ， 共分 ６个 测点 ， 转子 轴 上 ４个 测点
１ 转 子 系 统 结 构 及 受 力 分 析
济性 及可 维修性 等 成为工 程设计 的重 点 。尤其 对
多转 子 系统 ， 各旋 转 部 件结 构 不 同 、 量 不 同 、 重 旋 转半 径不 同 以及使 用要求 不 同等导致 运行 工况 复 杂， 给转子 主 轴带 来 复 杂 的 应力 和 变 形 。随 着 有 限元 技术 和计算 机技 术 的发展 ， 原来 这种 复杂 的 、 需 要经 验估算 的机 械结构 可 以获取 精确 的应力 计 算 。这 为转子 优 化设 计 、 推算 极 限 受力 条 件 下 的 应 力及 变形 、 减少 故 障 和 延长 寿 命 提 供理 论 和 技
双转子-支承系统动力学特性的有限元分析
系 统 的动力 学特 性进 行 了计算 和 分析 。建 立 的双
转 子 一轴承 系统 的有 限元 模 型如 图 ２所 示 。转 子 部 分 全 部 采 用 六 面 体 划 分 网 格 ， 中节 点 数 为 其
１ １５ 单 元 数 为 １５ ５ 网格 质 量 的各 项 指 标 均 ６０ ， １８ ，
１ ２
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
第２ ９卷
转 子 一轴承 系统 和考 虑 弹性基 座 的双 转子 一支 承
１ 双 转 子 一 承 系统 结 构 模 型 支
本文 以如 图 １所示 的双转 子 一支承 系统 为研 究对 象 。该 系统 由 内 轴 、 轴 、 盘 、 承 （ ） 外 圆 轴 座 、
支承 系统 在 弹性基 座 作 用 下 的临 界 转速 、 主振 型 和不 平衡 响应 。
收 稿 日期 ： ０ １— ９一Ｏ ２１ ０ １
作者简介 ： 缪辉 （９ ７一） 男 ， １８ ， 江苏常州人 ， 在读硕士 ， 主要研究 方 向： 空发动机 强度 、 动及 噪声 ， 航 振 Ｅ—ｍａ ： ｉｏ ｕ１８０ ＠ ｙ ｉ ｍ ａｈ ｉ９７ ７ ａ ｌ ｈ ｏ ｃｍ．ａ 王克 明（９ ４一） 男 ， ｏ ．ｏ ｃ ； １５ ， 辽宁沈 阳人 ， 教授 ， 主要研究方 向： 航空发动机强度 、 振动及 噪声 。
十分重 要 的意 义 。
目前 国 内运用 有 限元 的方法对 于 整个转 子 一 支承 系统 的研 究 尚处 于 和 深 入 阶段 ， 受展 该方 面 的研究 参 考文 献 很 多 Ｊ但 大 都 考 虑 的是 单 转 ， 子系 统 。本 文 用有 限元 的方 法建 立 了一个 双转子
文 章 编 号 ： ０ ５—１４ （０ ２ ０ —０ １ ０ ２９ ２ ８ ２ １ ） １ ０ １－ ５
有限元数值模拟技术在电机转子设计中的应用
ｎ ｎ
图 １ 三种铜导条形状 图 ２ 铜条转子整体模型
２ 铜 条 转子 有 限元 分 析
状见 图 １ 所示 的铜 导条 转 子 结构 及 与 其相 连 接 的导
业 、 业 、 通运 输 、 农 交 国防工 程 以及 日常 生活 中取得 了 广泛 的应用 。与此 同 时新 技 术 、 材料 、 结 构 和新 新 新 工 艺不 断应 用在 电机设 计 中。随 着 现代 工 业 系统 的 飞速发 展 ， 电机 容量 不 断增 加 ， 驱 动 的负 载 及运 行 所
电机在启 动工 作 时 ， 子 各 部 件 （ 括 导 条 、 转 包 导
子导条断裂后继续使 用将使相邻 导条受力进一步恶
化， 出现 多根 断条 ， 致 电机烧 坏 ， 导 严重 时会 出现转子 扫膛 而擦 伤定 子铁芯 ， 导致 整机 报废 。转子结 构设计 和 机械计算 是 电机设 计 的一个 重要组 成部分 … 。 有 限元法 是 当前 工程 技 术领 域 中最 常用 且 析 ， 对 这 三 种结 构 做 对 比 并 分析 。这一工作 将有 限元 技术 运 用 在 电机 产 品 开发
前期 ， 提高了设计质量， 降低了开发成本。
机制不断复杂化。这就对电机运行时的安全性、 高效 性 、 捷性 、 敏 优质 性 及 低 耗 运 行 提 出 了更 高 的要 求 。 作为动力设备 ， 电机故障不仅会损坏电机本身， 严重 时还会 使 电机停 机 ， 产 线崩 溃 ， 成 巨大 的经 济损 生 造 失 和灾难性 后果 。 在 电机运行 时 ， 转子 导条 和端环开 裂是 电机最 主 要 的故障类 别 ， 占故 障 种类 的 １％左 右 。 电机 在 约 ０ 启动 时 ， 条 内短 时 问 流过 强 电流 ， 仅承 受 很 大 的 导 不 启 动 冲击力 ， 温度 迅速 升高 而产生热 应力 。反复 的 且
有限元在转子动力学中的应用
8、求解。在Slove板块下，点击Convert and Launch即可定义求解参数。 这里定义频率范围为0-1000Hz，共100步，提取15阶模态，求解。
9、结果查看。
例题1：临界转速求解
两端简支： SAMCEF
一阶： 5282.3RPM 5332.4RPM 二阶： 20953.7RPM 21268.6RPM 三阶： 46418.8RPM 55223.2RPM
由于求解过程要反复输入转速求解，比较麻烦。所以用命 令流求解会更加高效迅速
OMEGA,I,0,0, SOLVE *ENDDO
例题1：临界转速求解
两端简支： ANSYS
一阶： 5279.7RPM 5329.7RPM 二阶： 20954.2RPM 21269.0RPM 三阶： 46988.2RPM 56329.9RPM
有限元求解的基本步骤
根据转子动力学的问题，求解模式可以选择为模态求解、 瞬态求解、谐响应求解。
例题1：临界转速求解
D2\d2
D1 d1 L1 D： 1 两端简支 2 两端给定轴承参数： Kxx=Kyy=8e7N/m；Kxy=Kyx=0N/m; Cxx=Cyy=2e3Ns/m;Cxy=Cyx=0Ns/m;
例题1：临界转速求解
两端简支（ANSYS）：
9 、施加陀螺力矩。拾取 Main Menu——Solution——Define Loads—— Apply——Structure——Inertia——Angular Veloc——Coriolis ， 选 择 Coriolis effect 开 关 为 On ， 坐 标 系 选 择 为 静 止 坐 标 系 。 然 后 拾 取 Main Menu——Solution——Define Loads——Apply——Structure——Inertia— —Angular Veloc——Global，定义转速。这里设为0。 10、求解。选择Main Menu——Solution——Solve——Current LS，开始 求解。由于CAMPBELL图的绘制需要多个转速数据，所以求解完成后，重 复步骤 9 中设置转速部分，设定绕轴向的转速为 1000Rad/s ，继续求解。 然后分别设置转速为2000\3000\4000\5000\6000，分别求解。 11、后处理。在Main Menu——General Postproc——Rotor Dynamics— —Plot Campbell，可以绘制坎贝尔图。Print Campbell可以在DOS框下打 印临界转速。 *Do,I,0,6000,60
转子动力学
课程名称转子动力学专业机械工程姓名谭玉良学号1320190064教师王彪日期2014.6转子动力学有限元分析1.转子动力学简介1.1背景及意义目前转子动力学在实际机组中的应用正处于需要全面深入研究的阶段，其研究具有重大的实际工程意义。
虽然国内外学者对于大型旋转机械故障诊断问题进行了大量的研究，但大多集中在单一故障问题上。
而在大型旋转机械复杂的工作环境中，系统中产生多故障也是不可忽视的情况之一。
并且与单一故障相比，多故障具有更加复杂的产生原因及动力学特性。
解决旋转机械的振动问题，寻找机械故障的诊断方法，不外乎理论分析与实验研究，而且二者是相辅相成的。
基于模型的方法就是基于这一思路，它首先通过理论分析建立转子系统的有限元模型，然后通过试验方法，利用布置的传感器采集振动信号，最后通过比较计算数据和实测数据，并采用高效算法识别故障的有无、具体位置和严重程度。
旋转机械是工业部门中应用最为广泛的一类机械设备，如汽轮机、压缩机、风机、扎机、机床等诸多机械都属于这一类，转子一轴承系统作为旋转机械的核心部件，在电力、能源、交通、国防以及石油化工等领域中发挥着无可替代的作用。
转子连同它的轴承和支座等统称为转子系统。
机器运转时，转子系统常常发生振动。
振动的害处是产生噪声，减低机器的工作效率，严重的振动会使元件断裂，造成事故。
如何减少转子系统的振动是设计制造旋转机器的重要课题。
转子动力学是分析和研究旋转机械的运转情况，对旋转机械及其部件和结构的动力学特性进行分析和研究的科学，包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断等。
因此对于转子系统进行振动分析是十分必要的。
1.2有限单元分析方法有限单元法是在当今技术科学发展和工程分析中获得最广泛应用的数值方法。
由于他的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。
有限单元法在20世纪50年代起源于航空工程中飞机结构的矩阵分析。
它是在矩阵位移法基础上发展起来的一种结构分析方法。
转轴转子动力学
转轴转子动力学全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：转轴转子动力学是研究转动系统中转轴和转子的运动规律和性能特点的一个重要领域。
在机械工程、航空航天、能源等领域中都有广泛的应用。
转轴转子动力学主要研究转轴和转子在受力作用下的运动和振动特性，以及其对系统性能的影响。
转轴是连接机械设备上旋转部件的轴，它负责传递动力和承受转子的重量。
转子是连接在转轴上旋转的部件，它通常是机械设备的旋转部件，如风力发电机的叶片、汽车发动机的曲轴等。
转轴和转子的运动规律和性能特点直接影响机械设备的安全性、稳定性和效率。
转轴转子动力学研究的内容主要包括以下几个方面：一、转轴和转子的运动规律。
转轴和转子在受力作用下的运动规律是转轴转子动力学研究的基础。
通过建立动力学模型和方程，可以分析转轴和转子的旋转速度、加速度、角位移等参数变化规律，为系统设计和性能优化提供理论基础。
二、转轴和转子的振动特性。
转轴和转子在高速运转时会产生振动现象，这种振动会影响机械设备的运行效果和寿命。
转轴转子动力学研究可以分析转轴和转子的振动模态、幅值、频率等特性，帮助设计者避免共振现象，并提高系统稳定性。
三、转轴和转子的受力分析。
转轴和转子在运转过程中会受到各种外力和扭矩的作用，这些力和扭矩会影响转轴和转子的运动状态。
转轴转子动力学研究可以对转轴和转子的受力分布、应力分布等进行分析，为结构强度和耐久性评估提供依据。
四、转轴和转子的性能优化。
通过对转轴和转子的运动规律、振动特性和受力分析的研究，可以优化转轴和转子的设计参数，提高系统的运行效率和寿命。
通过改变转子的重心位置或增加阻尼器来降低振动幅值，通过优化转轴的材料和结构设计来增加承载能力等。
转轴转子动力学的研究对于提高机械设备的性能和可靠性具有重要意义。
随着科学技术的不断发展和进步，转轴转子动力学研究将在未来得到更加深入和广泛的应用，为新型机械设备和系统的设计与开发提供理论依据和技术支持。
第二篇示例：转轴转子动力学是一门研究转子在旋转轴上运动规律的学科，是机械工程领域的重要分支之一。
应用设计模式实现转子动力学有限元计算的前处理
（ ｃｏｌ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇＸ ’ｎＪ ｏ ｎ ｎｖｒ ｔ， ｉａ ｈａｘ ７ ０４ ， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｈｎｃ ｇｎｅｉ ， ｉａ ａｔ ｇＵ ｉ ｓｙ Ｘ ’ ｎＳ ａｎｉ １０ ９ Ｃ ｉａ Ｍｅ ａＥ ｎ ｉ ｏ ｅｉ
陈瑞卿 周 健 虞 烈
（ 西安交通大学机械 工程学 院 陕西西安 ７０ ４ ） １０ ９
摘要 ：针对 电磁轴承设计过程中光轴的质量阵 肘 、刚度阵 眉以及 阻尼阵 Ｃ的复杂计 算问题 ，根据设计初期和设计
后期 的需求差异分别采用观察者模式和状态模式 ，并使用统一建模语言 Ｕ Ｌ对有限元计算所需的 Ｍ、Ｋ、Ｃ阵的求解实 Ｍ 现进行 了面向对象的建模。２ 种设计模式 的组合使用提高了设计过程的灵活性 和计算效率。
ｌ，ｎ Ｍ ａ ａｐｉ ｏｃｎｔ ｃ ｏｊ ｔ ｒ ｎ ｄｍ ｄｌ ｏ ｔｅ Ｔ ｅｃｍ ｉａ ｏ ｆ ｈ ｏｐｔ ｒｓｉｐｏｅ ｔｅ ｙ ａｄＵ Ｌｗ ｓ ｐ ｌ ｄｔ ｏｓ ｕｔ ｂｅ － ｅｔ ｏｅ ｆｒ ｈｍ． ｈ ｏ ｂｎｔ ｎｏ ｅｔ ａ ｅ ｍ ｒｖｓ ｈ ｅ ｒ ｃｏ ｅ ｉ ｉ ｔ ｗ ｔｎ
关键词：设计模式 ；观察者模式 ；状态模式 ；传递矩阵法；有限元计算 中图分类号 ：Ｔ １３ Ｐ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：０５ ０５ （０ ６ １ ００— Ｈ １ ；Ｔ ３ １ ２ ４— １０ ２０ ）１ — ９ ３ 帚
Ｔｈ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｅｒ ａ ｍ ｅ ｔｆ ｒ Ｆｉ ｔ ｅ ｎ ｌｕ ａ ｉｎ ｅ Ｉ ｌｍｅ ｔ ｔｏ ｆＰｒ ｔｅ ｔ ｎ ｏ ｎｉｅ Ｅｌｍｅ ｔＣａｃ ｌｔｏ ｏ ｈ ｔ ｒ Ｄｙ ｍ ｉｓＢａ ｅ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ Ｐａ ｔ ｒ ｓ ｆｔ ｅ Ｒｏ ｏ ｎａ ｃ ｓ ｄ ｏ ｓｇ ｔｅ ｎ
球轴承涡轮增压器轴承-转子系统动力学分析与应用
球轴承涡轮增压器轴承-转子系统动力学分析与应用∗刘大诚;史立伟【摘要】相比于普遍使用的浮动轴承，在涡轮增压器中使用球轴承具有机械效率高和加速响应快的优势。
以车用球轴承涡轮增压器为研究对象，用有限元法对轴承-转子系统进行了转子动力学特性的研究，对轴承-转子系统的临界转速进行了计算与分析，这是判断转子工作转速是否稳定和涡轮增压器工作是否可靠的重要依据；建立了增压器模型，并对比了计算结果和试验结果，证明了方法的可行性。
通过整机试验表明，球轴承涡轮增压器能够满足当前车用发动机的需求，能够提高发动机的工作性能。
%Turbochargers in ball bearings have much advantage than floating busing bearings,such as high mechanical efficiency and fast accelerate response.The paper studied obj ect that was ball bearing turbocharger of vehicle,researched on rotor dynamic characteristics of bearing-rotor system,and used finite element method to analyze the critical speed of bearing-rotor system which is the very important basis to j udging whether the rotor work is stable and turbocharger work is reliable. Comparing and analyzing the computing and experimental results,it proves the feasibility and accuracy of setting up model on bearing-rotor system of ball bearing turbocharger.After the test of prototype,it was proved that ball bearing turbo-charger can meet the current needs of vehicle engine and improve the working performance of the engine.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】3页(P53-55)【关键词】涡轮增压器;球轴承;转子动力学;临界转速【作者】刘大诚;史立伟【作者单位】淮安信息职业技术学院汽车工程系，江苏淮安 223003;山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博 255049【正文语种】中文【中图分类】O347.6随着各国汽车保有量的不断增加和排放法规的日益严格，进一步降低内燃机排放和发展节能汽车成为当前社会与环境领域的一个重要研究内容；而涡轮增压器既能满足降低排放和提高燃油经济性的要求，又能提高动力性和驾驶性能，成为提高车辆动力性，改善经济性和排放性能的必备措施。
(必看)ANSYS转子动力学计算讨论
关于ansys做转子动力学问题若干思考（百思论坛）最近想学习一下ansys做转子动力学分析,看了点资料,有点自己感想还有一些别的网友的建议,个人认为比较不错的贴了出来一转子动力学插件:转子动力学插件演示版我已经用了基本上图形可以出来,由于版本原因例程和实际的对应有点问题,如果要有时间我可以把我做的过程,贴出来.难点:坎贝尔图我有些不太了解1 2 5 10频率还有一些刚度考虑的随转速在变化,有函数关系例子上提到了用matrix27模拟刚度,而它只用了刚度阻尼单元,好像没有考虑刚度x y 的交叉项,另外因为是演示版,节点有所限制总的来说不错!将来的要做的工作:滑动轴承模拟滚动轴承模拟挤压油膜阻尼器密封转定件接触(碰摩)电磁场耦合自润滑轴承(石墨)有感:各位学习ansys的高手,有没有兴趣自己开发上面单元,这是很有用的工作,我很感兴趣,但有碍于自己知识水平有限,尤其理论水平,有心无力,如果有对此感兴趣的希望一起研究研究;另外对于ansys做转子的动力学的书籍市场上几乎没有,呵呵希望能组织一些人力把这本书完成功在当代利在千秋提示:1 根据本人自己瞎琢磨,以及看论坛的各位高手的留言觉得做模态分析临界转速计算一般用实体单元的少由于不能考虑陀螺力矩shaft:可以采用beam系列模拟pipe系列也行这些能考虑陀螺力矩叶轮叶片:采用mass21模拟,计算转动惯量,质量通过实常数设置刚度阻尼陀螺质量矩阵:都可以采用matrix27模拟,当然也有用弹簧阻尼单元做的, 问题有过考虑油膜的非线性怎么模拟?2. 网友1:目前轴承计算,采用将刚度和阻尼的8个系数,以施加力和力矩的方式解决> 这个我没搞懂,如果那位给个例子3Q网友2: Pip16能考虑陀螺力矩的影响,实体单元没有角自由度因此不能考虑陀螺力矩的影响,如果你的转子没有类似大圆盘的部分或者大的转动部分在轴的接近轴向中心,或者转速不高,就不用考虑陀螺力矩的影响,可以先采用pipe16做一下看随着转速提高,陀螺力矩对固有频率的影响.网友3:可用于陀螺矩阵下列单元可用: Mass21\beam4\pipe16\beam188\beam189上面三个网友的解释,转自:simwe3 实体单元solid45我用过计算临界转速,其他的甚么都对称,计算出来的水平和竖直方向的固有频率差很多,不知道甚么原因,和用pipe16模拟的差很多,我觉得约束形式对临界转速影响很大,对于实体单元来说模拟轴承本身就不容易,所以个人倾向于用pipe16模拟轴,计算精度也不差,我做过实验一阶临界转速和实际转子系统几乎不差多少,二阶由于实验很难观察到所以这个没有对比,但是可以采用捶击法测出转子的各阶固有频率进行对比,这个我也大概试过,二阶还是差点!在simwe上的一篇文章计算转子的临界转速！！！! 计算临界转速/PREP7MP,EX,1,2.1e11MP,NUXY,1,0.3Mp,DENS,1,7850ET,1,COMBIN14ET,2,SOLID45R,1,0.1, , ,*afun,deg ! 设置角度为（度默认为弧度）r1=0.025/2r2=0.240/2l=0.025CYL4,0,0,0,0,r1,20VEXT,all, , ,0,0,l,,,,CSYS,1VGEN,18,all, , , ,20, , ,0CSYS,0VGEN,25,all, , , , ,l, ,0ASEL,NONECYL4,0,0,r1,0,r2,20VEXT,all, , ,0,0,l,,,,CSYS,1VGEN,18,all, , , ,20, , ,0VSEL,S,LOC,X,r1,r2VGEN, ,all, , , , ,10*l, , ,1ALLSEL,ALLNUMMRG,ALL, , , ,LOWNUMCMP,ALLLSEL,S,LOC,X,0,r1LSEL,A,LOC,X,r2LESIZE,all, , ,1, , , , ,0LSEL,INVELESIZE,all,l, , , , , , ,0MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VSEL, , , ,allVSWEEP,allCM,rotor,VOLUCM,Erotor,ELEMsaveVSEL,S,LOC,Z,10*l,11*l!*/GODK,P51X, , , ,0,ALL, , , , , ,OMEGA,0,0,0,1CMOMEGA,EROTOR,100,0,0,,,, , , ,0另外希望大家推荐几个不错的论坛,我现在偶尔上上simwe,最近在刚结构注册了一个帐号好像7天以后才可以发言,现在还在等.大家要是看到有ansys做转子方面的文章论坛还有不错的帖子,希望大家跟贴我想学习一下呵呵谢谢大家!ansys10.0已将考虑了陀螺力矩,加上了这部分功能,可惜我为了装转子动力学插件,现在版本改回了8.1,希望用过10.0这个功能的可以讨论一下,那里不明白,那里懂了!如果有对这方面感兴趣的网友,看看这个帖子相当不错/vi ... 2407&highlight=simwe上的一个帖子【讨论】做转子动力学时：如何获得转子临界转速。
转子动力学有限元法计算及编程
转子动力学有限元法计算及编程转子动力学有限元法计算及编程一、引言转子动力学是一门研究转子在高速旋转过程中的振动特性以及相关问题的学科。
它广泛应用于航空、能源、机械等各个领域。
在实际工程中，准确预测和分析转子振动对于确保系统的安全性、工作效率和可靠性至关重要。
转子动力学有限元法（Rotor Dynamics Finite Element Method）通过应用有限元法理论和技术，能够有效地模拟和分析转子的振动问题，成为一种重要的数值计算方法。
二、有限元法基础有限元法是一种常用的工程计算方法，通过将连续物体离散化为有限数量的单元，然后在每个单元上进行力学分析，最终得出整个结构的力学性能。
在转子动力学有限元法中，转子被近似为连续的刚体。
系统的振动模态可以通过求解刚体的运动方程得到，其中包括刚体的转动和位移。
三、有限元法振动问题模型建立1. 系统几何模型在有限元法中，转子可以被近似为一系列的刚性单元。
每个转子单元的转子几何参数、质量特性和刚度特性都需要被确定。
2. 材料参数及转动惯量为了建立准确的数学模型，需要确定转子材料参数，如材料的弹性模量、材料的泊松比等。
还需要考虑转子的转动惯量，它与转子的几何形状和密度分布直接相关。
3. 支承刚度和系统运动方程转子系统的支承刚度是转子动力学分析中的关键参数之一。
支承刚度对转子的振动特性有着重要的影响。
根据系统的几何形状和支承结构，可以得到转子的运动方程。
四、转子动力学有限元法编程转子动力学有限元法编程的实现可以通过使用适当的编程语言和数值计算库来完成。
MATLAB或Python等编程语言可以用于转子动力学的模型建立和数值计算。
在编程过程中，需要先建立转子的有限元模型，包括几何参数、刚度特性和质量分布等信息。
可以通过求解转子的运动方程来获得系统的振动模态和振型。
可以对转子系统进行参数求解、模态分析和振动响应分析等。
五、转子动力学有限元法的应用和发展前景转子动力学有限元法在航空、动力机械、电力、工业流程等领域具有广泛的应用前景。
航空发动机整机有限元模型转子动力学分析
文献综述
航空发动机整机振动耦合动力学模型的研究是近年来动力学领域的一个研究热 点。国内外学者针对该模型建立了不同的数学模型，如有限元模型、刚体动力 学模型等。这些模型的应用范围各有不同，有的适用于发动机稳态工况下的振 动分析，有的则适用于瞬态工况下的振动分析。同时，研究者们还提出了各种 不同的模型验证方法，如实验测试、数值模拟等。
在双转子航空发动机整机振动建模中，需要考虑转子系统的动态特性、支承系 统的非线性特性以及气动负荷等因素的影响。为了准确地模拟这些因素，可以 采用有限元方法、多体动力学方法、传递矩阵法等数值计算方法进行建模。同 时，根据实际测试数据，对模型进行校准和验证，以保证模型的有效性和准确 性。
数据处理
对于双转子航空发动机整机的振动数据，需要选取具有代表性的样本进行处理。 首先，对原始数据进行预处理，包括去除噪声、填充缺失值等操作。随后，将 数据进行离散化处理，即将连续的振动信号转换为离散的样本点。在此基础上， 对数据进行变换处理，如傅里叶变换、小波变换等，以进一步提取数据的特征。
结论
本次演示对双转子航空发动机整机振动建模与分析进行了详细探讨。通过建立 振动模型，分析振动的频率、时域和空域特性，可以深入了解双转子航空发动 机的振动行为。然而，在实际应用中仍存在一些不足之处，例如模型复杂度高、 计算量大等问题，需要进一步研究和优化。
未来研究方向可以包括以下几个方面：1）提高振动建模的精度和效率；2）考 虑多种影响因素的综合作用；3）开展实验研究，将理论分析与实际测试相结 合；4）探索新的减振技术与方法。总之，通过不断完善和优化双转子航空发 动机整机振动建模与分析方法，有助于提高航空发动机的性能和稳定性，为我 国航空事业的发展做出贡献。
文献综述
转子动力学主要研究转子系统的振动、稳定性、疲劳等问题。随着计算机技术 和有限元方法的不断发展，转子动力学分析逐渐从传统的一维模型向更复杂的 有限元模型转变。在航空领域，许多学者已经对航空发动机转子动力学进行了 深入研究，包括建模、有限元方法的应用、转子动力学的理论分析等方面。
基于有限元模型的转子动平衡影响系数求解法
关键 词
有限元模型 ； 转子动平衡 ； 无 试 重 ；影 响 系数 ； 相 位 基 准
ＴＨ１ ３ ３ ； ＴＨｌ ｌ ３ ；
中图分类号
幅值关 系进 行 无 试 重 现场 动 平 衡方 法 。Ｋａ ｎ ｇ等 ］
引 言
转 子 是 动 力 机 械 和工 作 机 械 中 的 主要 旋 转 部 件 。统计 资料 表 明 ： 在现场 发生 的机组振 动故 障 ， 按 其 原 因来分 ， 属 于 转 子质 量 不 平 衡 的约 占 ７ ５ ； 按 激 振力 性 质 来 分 ， 属于转子不平 衡力 的在 ９ Ｏ 以
收 稿 日期 ： ２ Ｏ ｌ ２ — ０ ｇ 一 １ ０ ； 修 改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ０ ５
上 。动平衡 是 目前 最常采 用 的转 子失 衡振 动故 障处
理方法， 而 动平衡 的关键 是获 取加重影 响 系数 ， 该 系
数常 需要通 过 多次开 车试重或 者与 同类 型机组 比较
行振动 响应 敏感性 分 析 ， 并 按 照 刚性转 子和 柔 性转
子分别 进行 实验 ， 最后 对 仿 真 与实 测 获取 的影 响 系
该方法通过采用转子动力学有限元分析软件构建转子轴承系统模型在所关注的节点施加虚拟不平衡量分析获得不同转速下测点处的振动幅值和相位探讨了不同相位基准位置对计算动平衡影响系数的影响实现准确高效的转子动平衡最大程度地减少开停机次数
第３ ３ 卷 第 ６期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
振动 、 测 试 与诊 断
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ＆ Ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ
基于有限元的转子动力学建模仿真与不平衡响应分析
摇 摇 转子系统的研制、生产、使用中需要分阶段地对 系统部件、整机进行动平衡操作以减小不平衡载荷 大小,提高系统工作可靠性,延长使用寿命[1-3] 。 然 而,对于部分转子系统其轴向长度较长,在不同的工 作转速范围内振型模态差异较大,即不同轴向截面 位置在不同转速区间内对转子不平衡载荷的敏感程 度并不相同[4-6] 。 若所选择的不平衡测点位置对系 统的不平衡量并不敏感将大大降低动平衡计算精 度,增加运行次数,延长动平衡时间[7] 。 研究文献 表明已有通过转子动力学有限元建模仿真的方法来 分析转子系统振动特性[8-10] 。
图 1摇 地面转子试验台实物图
本文借助有限元分析 软件 ANSYS 进行 转 子 部 件的动力学仿真建模。 首 先,根据转子部件的三维 实体模型( 图 2),按照转 子部件结构特点将其沿转摇 图 2摇 试验器转子三维模型 轴向抽象为 12 个质点,如 图 3。
. . .
.
.. .
.
. ...
图 3摇 试验器转子质量点分布图
并根据结构尺寸与材料特性计算各部位所对应 的质点的质量及转动惯量,如表 1。
本文研究所针对的地面转子实验台如图 1 所 示,其由铸铁平台、驱动电机、转子部件( 包括风扇 盘、转轴及部分联轴器)、轴承及支架 4 个主要的机 械部件组成。
·70·Biblioteka 为对转子部件进行不平衡调整,需要对其加装 不平衡振动测量传感器,为保证不平衡计算精度,缩 短试验次数,需要确保传感器加装位置对转子系统 风扇盘处的不平衡量较为敏感。 因此,对转子系统 进行前期的转子动力学有限元建模仿真与分析,以 快速确定各截面对不平衡响应的分布规律。
Dynamic simulation and unbalance response analysis of the rotor based on finite element method
- 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)。
单元类型 COMBIN14 COMBI214 M轴弹簧/阻尼
NO
二维弹簧/阻尼
允许非对称交叉项
一般弹簧或阻尼矩阵 允许非对称交叉项
多点约束单元
对称的线性特征
非线性刚度阻尼 NO 可定义为转速的函数 NO 可定义为转速的函数
有限元求解的基本步骤
集中质量单元在ANSYS中是集中点单元，用MASS21单元来进行模拟，施加在质点上。在 SAMCEF中，用Lumped Mass单元来施加集中质量单元。 集中质量单元需要定义质量和惯性特性。在ANSYS中，使用实常数的方法来定义集中质 量和转动惯量。在SAMCEF中可以在定义集中质量单元时直接给定上诉参数。
有限元在转子动力学中的应用
概述
转子动力学的主要问题：
◦ 求解临界转速和稳定性 ◦ 求解转子系统的不平衡响应 ◦ 转子系统的谐响应分析 ◦ 转子系统故障诊断 ◦ 转子动平衡
常用方法：
◦ 数值编程：传递矩阵法、有限单元法 ◦ 商业软件：ANSYS、SAMCEF ROTOR、NASTRAN等
概述
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统 （几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可 以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。随着计算机技术的发展， 有限元分析的使用也越来越广泛。
有限元求解的基本步骤
建模 定义单元类型：一维梁单元、二维轴对称模型、三维实体单元 定义材料、约束等
支承处如果不考虑轴承的影响的话，需要加简支约束。沿轴线的转动和平 动需要约束
划分网格 求解 后处理
有限元求解的基本步骤
ANSYS中一种有三种建模方法：实体建模、直接建模和导入 CAD模型。
实体建模法需要描述模型的几何边界，以便在生成有限元模型前建立对单 元大小和形状的控制，然后ANSYS自动生成所有的节点和单元。直接生成 法则是直接确定每个节点的位置，以及每个单元的大小、形状、连接关系。
D1(mm) d1(mm) D2(mm) d2(mm) L1(mm) L2(mm) L3(mm)
50
10
150
25
250
50
700
例题1：临界转速求解
两端简支：SAMCEF
1、打开SAMCEF，选择分析类型为Rotor Dynamics——Critical Speed & Stability。 2、建立模型。在Modeler板块，使用Vertex功能建立点，Wire功能建立线模 型。 3、定义梁单元。在Analysis Data板块，选择Behavior——beam单元，选择截 面形状，输入内外径，选择施加位置。同样的方法定义不同截面的梁单元。 4、定义转子信息。在Analysis Data板块，右键选择线单元，选择Rotor，并 定义旋转轴。 5、定义材料。在Analysis Data板块，选择Material，输入杨氏模量、泊松比 和密度，选择施加位置。
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，，能与多 数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和 交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁 场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、 航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生 物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
◦ 梁单元是三维结构的一维理想化单元，比实体和壳单元计算效率高。梁 单元在使用时需要定义梁单元的截面类型和材料。
◦ SAMCEF在定义梁单元时可以直接定义在实体模型中，而ANSYS要在网格 划分时，使用Mesh Attributes工具赋值给实体模型。
有限元求解的基本步骤
轴承单元在主要是用于定义转子系统的支撑。在ANSYS中有多种单元可以 定义轴承单元。
有限元求解的基本步骤
根据转子动力学的问题，求解模式可以选择为模态求解、瞬态 求解、谐响应求解。
例题1：临界转速求解
D2\d2
D1
D1
d1
d1
L1 L2
L3
约束条件： 1 两端简支 2 两端给定轴承参数： Kxx=Kyy=8e7N/m；Kxy=Kyx=0N/m;
Cxx=Cyy=2e3Ns/m;Cxy=Cyx=0Ns/m;
SAMCEF建模主要是实体建模方式和导入CAD模型两种。 模型的建立应该依据将要选择的单元类型。例如梁单元建立一 维模型；三维实体单元建立三维模型。
有限元求解的基本步骤
ANSYS和SAMCEF中都有不同的单元类型以供选择。在转子动力 学分析中主要用的的单元是：梁单元、轴承单元、集中质量单 元和偏心质量单元等。
SAMCEF ROTOR是SAMCEF软件的一个功能模块，专门针对旋转机械的转子动力学 专业软件，它通过对转子、定子和连接部件等结构的临界转速和动力学响应分析， 评价和预估结构的动力学稳定性和设计可靠性。SAMCEF Rotors在航空发动机、空 气压缩机、汽轮机、离心机和涡轮泵等工业领域有着广泛应用。
有限元求解的基本步骤
不平衡质量单元是转子系统中一个重要的激励单元，常作为转子系统瞬态 分析和谐响应分析的激励源。在SAMCEF中，可以直接通过Unbalance单元直 接在瞬态分析和谐响应分析中定义不平衡量，给定的是偏心质量和偏心距 的大小。也可以定义偏心的相位。
有限元求解的基本步骤
在ANSYS谐响应分析中，可以通过定义节点处的力和激励频率的同步性设 置来定义不平衡质量，但是这种方法仅适用于谐响应分析，在瞬态分析中 并不适用。所以在瞬态分析时可以通过施加正余弦激励力的形式来模拟不 平衡量。 通过惯性力定义的Synchronous属性来定义激励频率是否和转动频率同步。 转子的转速Ω和激励频率f的换算关系是Ω=2πf/RATIO。其中RADIO为输入的 激励频率与转频的比值。默认的RADIO值代表定义的是不平衡激励。如果给 定任意一个RADIO即可定义一个一般的转动激励，但并不能定义一个不平衡 力。如果定义不平衡力则需要在RADIO栏留空白设置。