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Abaqus显示动力学分析案例(step by step)

6天前浏览227

  模型描述:方形实体压缩矩形壳体,实体尺寸100*100*100mm,壳体80*80*1.2mm,实体施加压强10Pa,分析类型显示动力学。  

材料属性设置:  

实体为钢,弹性模量2.1e5Mpa,泊松比0.3,材料密度7.8e-9g/mm^3  

壳体为铝,弹性模量70000Mpa,泊松比0.3,材料密度2.5e-9g/mm^3,塑性属性见下图  





材料塑性数据需要用户自行获取,本例数据仅供演示。  

创建几何截面属性solidshell,将截面属性和材料赋予相应的几何体。Solidshell截面属性设置如下:  



给几何体赋予截面属性设置如下:  



设置完材料属性后进行分析步设置,本例模拟铝壳体受压后发生大变形,所以分析类型选Dynamic Explicit,打开非线性开关,分析时间0.02s  


实体受力后和壳体接触传力,因此两者之间建立接触关系,本例选择通用接触general contactexplicit)),接触行为为罚函数penalty,摩擦系数0.1(实际需用户自行获取)  



下一步是设置计算边界条件,实体上端时间压强,壳体下端约束,设置好的有限元模型如下图  

 
 

    

完成以上步骤后就可以进行网格划分了(也可以提前划分),网格尺寸用户自行判断,本例取5mm,划分结果如下  

 

创建分析步,根据用户自己电脑配置选择CPU数量  



计算结果如下  



来源:仿真老兵
ACTHyperMeshAbaqus疲劳断裂非线性二次开发通用材料试验螺栓
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-03-08
最近编辑:6天前
无情浪子
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转子动力学分析

随着现代工业的不断发展,一些旋转机械如透平机(涡轮)、发动机或电机的转子、计算机磁盘驱动器等的转速越来越高,但随着转速的提高却出现许多新问题,从而产生了一门新的学科——转子动力学。转子动力学研究的主要内容有临界转速、不平衡响应、稳定性分析、动平衡和轴承支承的设计等,而ANSYS转子动力学的计算主要有:临界转速分析、不平衡分析、基础激励响应、转子转动和系统稳定性预测、由旋转部件产生的陀螺力矩、考虑轴承的柔性(油膜轴承)的影响、转子模型的不平衡力和其他激励力计算。 转子动力学的力学模型与方程 典型的转子动力学模型为转子-轴承系统,如图1所示。其中,轴承支撑刚度系数为: 其中,轴承刚度和阻尼系数均为转速的函数,即:图1 典型转子动力学的力学模型传统的转子动力学分析采用传递矩阵方法进行,由于将大量的结构信息简化为极为简单的集中质量——梁模型,不能确保模型的完整性和分析的准确度;而有限元在处理转子力学问题时,可以很好地兼顾模型的完整性和计算的效率,但多年来转子的“陀螺效应”一直是制约转子动力学有限元分析的瓶颈问题。ANSYS很好地解决了动力特性分析中“陀螺效应”影响的问题,而且陀螺效应的考虑不受计算模型上的限制,使得转子动力学有限元分析变得简单高效。转子动力学方程可以在静止坐标系或者旋转坐标系描述,在静止坐标系中其方程为:在旋转坐标系中其方程为:其中,[M]、[C]、[K] 分别为质量、阻尼和刚度;[Cgyr] 为陀螺效应矩阵;[Ccor] 为科氏效应矩阵;[Kspin] 为旋转软化效应矩阵。 某转子的动力学分析 1. 力学模型 为对转子系统进行模态分析,轴承元件通过插入一定刚度和阻尼的弹簧来代替,通过插入命令流来定义轴承元件。设置转轴转速,并限制一平面的轴向位移以避免刚体 位移。 图2 转轴模型2. 分析结果通过分析可以查看转子系统的固有频率和相应的振型,从而根据得到的数据分析转子系统的振动形态和失衡方式,为转轴系统的正常工作研究提供必要依据,图3为该转轴的前十阶振型。Mode-IMode-IIMode-IIIMode-IVMode-VMode-VIMode-VIIMode-VIIIMode-IXMode-X图3 转子系统前十阶振型图在许多情况下,需要监测转子速度变化时频谱的几个分量的动态变化过程,以确定转子在整个转速范围内的工作特性,达到这一目的的分析方法之一就是坎贝尔图。坎贝尔图就是监测点的振动幅值作为转速和频率的函数,将整个转速范围内转子振动的全部分量的变化特征表示出来。在坎贝尔图中,横坐标表示转速,纵坐标表示频率,表现出固有频率随转速的变化。其中强迫振动部分,即与转速有关的频率成分,呈现在以原点引出的射线上,而自由振动部分则呈现在固定的频率线上。图4为该转子系统的坎贝尔图,通过坎贝尔图可以分析转子的临界转速,图中各阶曲线与RATIO=1的直线的交点即为转子临界转速,比如图中IV阶模态对应的临界转速为1566.2 rad/s。图4 Campbell Diagram图 结束语 由于材质的不均匀,制造、加工及安装误差等,转子系统不可避免的存在着质量偏心,同时转子在工作过程中还可能产生热变形以及磨损和介质的吸附等现象,这些因素或多或少都会导致转子不平衡的增大,从而使转子的不平衡振动增大。 由过大的不平衡量引起的转子系统的振动是十分有害的,它使机械的效率降低、载荷增加,使一些零部件易于磨损、疲劳而缩短寿命,较大的振动还会恶化操作人员的劳动环境,甚至会导致发生机毁人亡的严重事故。消除或者减小转子系统的振动首先考虑是对转子进行平衡,转子系统的动力学分析是必不可少的。 来源:仿真老兵

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