小技巧 ｜ANSYS 转子动力学分析
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今天跟大家分享一下ANSYS转子动力学分析，通过仿真手段对旋转机械中的问题进行研究探讨。
转子动力学是固体力学的分支，主要研究转子-支撑系统在旋转状态下的振动、平衡和稳定性问题，尤其是研究接近或超过临界转速运转状态下的转子振动问题。
随着科学水平的提高，各行业追求更轻、更强、更高效的机器，更有效的使用高强度的材料，提高转速可以提高生产力、节约成本；但提高转速同时也会带来更多的转子动力学问题。
什么是临界转速？
由于制造中的误差、转子各微段的质心一般对回转轴有微小的偏离，转子旋转时，由于上述偏离造成的离心力会使转子产生横向振动，这种振动在某些转速上显得异常强烈，这种转速成为临界转速。
本质上，是扰动频率和转子的固有模态产生共振。由于陀螺效应，转子转动时的固有模态并不是固定不变的，而是和转速息息相关，因此简单分析转子系统静止时的模态往往不能满足工程需求，有必要考虑转子旋转时的模态分析。为确保机器的工作转速范围内不发生共振，临界转速应适当偏离工作转速，例如10%以上。
我们知道模态分析是所有动力学分析的基础，而临界转速是转子动力学中的核心问题。通过转子动力学模态分析，我们就可以获取到转子系统的临界转速，为工程师的设计、优化等提供重要支持。那么如何在ANSYS中进行转子的模态分析呢？下面我们来为大家进行介绍ANSYS中转子动力学模态分析中的关键设置。
转子动力学模态分析同常规模态分析相似，只是在设置上有所区别，下例是一个常规的转子动力学模态分析：
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按照如下草图建立模：变截面轴，两端10mm半径轴长100mm，中间15mm半径轴长100mm，在距离两端20mm处各有一轴承，中间位置有一质点。通过旋转操作声场3D模型
定义质点节约计算成本，代替齿轮、凸轮、法兰盘等零件。
轴承单元可以选择预定义作用面，也可以选择其它参考面，根据需求选择。轴承单元需选择旋转平面，输入刚度阻尼系数
网格根据需求自行设置划分，也可以采用ANSYS软件默认参数划分网格。远程位移、远程力、质点、运动副、弹簧、轴承、梁等均属于远程点的概念。后续边界条件的定义需要调用轴承位置，因此将之前定义的轴承位置用远程点重新定义。选取轴承单元，右键生成远程点（Promote to Remote Point）
可以根据需求选取每个转速下求解的模态数量；前面已经定义了轴承阻尼，Damped必须设置为YES；Rotordynamic Controls中的Coriolis Effect设置为ON（陀螺效应开关，转子动力学分析必须设置），Campbell Diagram设置ON（输出坎贝尔图，一般都将此打开），Number of Points定义为3（与转速相关，并产生相应结果）
插入转速Rotational Velocity，如下图。定义远程位移，如果不定义，其结果类似于自由模态，轴在旋转时实际上轴承位存在约束，约束其X Component和Rotational X为0，其它Free。
插入位移结果，可以查看模态振型以及阻尼频率、稳定性等结果。插入Campbell Diagram，可以查看临界转速等。
2020年5月19日，为加速在不同行业推广和部署基于物理的数字孪生技术，Ansys（NASDAQ: ANSS）联合微软、戴尔和Lendlease共同加入数字孪生联盟指导委员会。该联盟是一个由国际技术先驱组成的生态系统，在数字孪生技术的研发、使用和标准要求方面具有重要的影响力。
Ansys作为该联盟的创始成员，将在数字孪生新标准要求方面发挥影响力领导作用，并将有助于创建统一术语，以促进数字孪生的推广。这将加速数字孪生技术在航空航天与国防、制造和自然资源等广泛的行业企业生态系统中的部署。
上海艾羽信息科技有限公司是一个以CAE软件销售、技术咨询及服务，仿真咨询及规划布局为一体的高科技公司。
作为ANSYS的合作伙伴，艾羽致力于将ANSYS推出的产品，通过业界性能颇佳、颇丰富的工程仿真软件产品组合帮助客户解决复杂的仿真难题。力求与ANSYS一起，共同为中国制造业提供先进的仿真技术，通过仿真技术支撑中国2025。
