02 轴对称结构谐响应分析

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    在笔者前作《01 轴对称结构模态分析》中详解介绍了轴对称结构模态的特殊性。谐响应分析以模态分析为基础，所以轴对称结构的谐响应分析也具有特殊性。

01 研究背景

在在笔者前作《01 轴对称结构模态分析》中展示了两种模态分析，称为常规模态分析和周期模态分析，用(0,2)振型来举例。

        

        

02 几何模型

几何模型如下图所示。

03 材料模型

本文使用到的所有材料参数如下。

    线弹性。

04 网格划分

    网格的整体和局部如下图所示。

05 边界条件

    无约束。

06 谐响应分析

    频率范围。

    工况01。

    变形结果。

    工况02。

    变形结果。

    工况03。

    变形结果。

    工况04。

    变形结果。

    工况05。（相位不协调）

    变形结果。

    以上五个工况中，前四个出现了共振现象。第五个工况的频率虽然是模态频率，但是由于力之间的相位不协调，导致没有出现共振现象。对于轴对称结构，多个力之间的相位关系构成力型，这个概念在电机定子振动分析中非常重要。

    如下图所示一个电机定子电磁力的（0,2）力型，力型从视觉效果上看像是保持某个形状在转动，这和周期模态分析很像。

电磁力（0,2）力型

轴对称结构（0,2）振型

    在以上的谐响应分析中，结构变形没有转动的视觉效果。按照如下加载，则可以出现转动视觉效果。

    工况06。

    变形结果。

07 关于APDL

    对于电机定子，电磁力的分布要复杂很多。在当前Workbench环境下，还不能使用GUI功能实现定子电磁力各种力型的施加，需要通过APDL来实现，笔者编写了一段APDL供参考。当然应用到实际问题，还需要修改。

    首先到定位到需要施加电磁力的节点。

    然后根据实际需要施加电磁力型。