转子动力学系列（八）：考虑预应力的转子动力学分析

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了预应力转动结构模态分析的方法，包括APDL和Workbench两种分析过程。预应力转动结构模态分析考虑了结构转动时的离心力对模态的影响，有时离心力的影响会很大，甚至改变涡动频率曲线的趋势。文章还介绍了一系列转子动力学分析的方法，包括不平衡响应分析、双转子电机不平衡响应分析、基于ANSYS Workbench的不平衡响应分析、不同建模单元对比、不同轴承单元对比、随转速变刚度和变阻尼的模拟、考虑预应力的转子动力学分析、带支承结构的复杂转子分析、轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用、基于ANSYS Workbench的多轴转子临界转速、不平衡激励下的启动过程瞬态转子动力学分析等。

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。轴的两端为简支边界条件，求该转子结构涡动频率、振型、临界转速。

2 结果对比

结构转动时会产生离心力，而离心力对结构变形有影响，从而影响转动模态，因此预应力转动结构模态分析就是考虑结构转动时的离心力对模态的影响。不同转子受到离心力的影响程度不同，对实际转子应进行无预应力和有预应力的模态分析进行对比，有时离心力的影响会很大，甚至改变涡动频率曲线的趋势。

不考虑应力的结果如下：

考虑预应力的结果如下：

3 分析过程(APDL及Workbench)

在APDL中，预应力的模态分析是静力学分析和模态分析交替进行，在静力分析阶段就要打开科氏开关、坎贝尔图开关和预应力开关，并对转动部件定于转速，坎贝尔图开关中的NSLOVE项与交替求解次数相同，其余过程与一般结构的有预应力模态分析相同。

具体命令流如下：

转子动力学系列（一）：临界转速与坎贝尔图

转子动力学系列（二）：基于ANSYS APDL的不平衡响应分析

转子动力学系列（三）：双转子电机不平衡响应分析

转子动力学系列（四）：基于ANSYS Workbench的不平衡响应分析

转子动力学系列（五）：不同建模单元对比（BEAM188与SOLID186）

转子动力学系列（六）：不同轴承单元对比（COMBIN14和COMBI214）

转子动力学系列（七）：随转速变刚度和变阻尼的模拟

转子动力学系列（八）：考虑预应力的转子动力学分析

转子动力学系列（九）：带支承结构的复杂转子分析

转子动力学系列（十）：轴对称实体单元Solid272/Solid273的应用

转子动力学系列（十一）：基于ANSYS Workbench的多轴转子临界转速

转子动力学系列（十二）：不平衡激励下的启动过程瞬态转子动力学分析