高溫氣冷堆磁懸浮轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析

2013-06-15 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析是整個(gè)電磁懸浮軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要環(huán)節(jié),必須首先從結(jié)構(gòu)上保證轉(zhuǎn)子在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有相當(dāng)?shù)目煽匦院头€(wěn)定。因此需要對轉(zhuǎn)子進(jìn)行帶轉(zhuǎn)速的模態(tài)分析、特征值分析、激勵(lì)響應(yīng)分析等,并根據(jù)分析的結(jié)果最終確定電磁軸承系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的布置方案以及控制系統(tǒng)的參數(shù)。

項(xiàng)目挑戰(zhàn):

準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析對電磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。而一直以來采用傳遞矩陣法進(jìn)行計(jì)算的專用轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析軟件無法進(jìn)行精確建模,大多數(shù)通用有限元軟件又不提供相關(guān)的計(jì)算模塊,這些問題一直以來都沒有得到很好的解決,對所進(jìn)行的設(shè)計(jì)、計(jì)算的簡化以及對仿真結(jié)果的分析更多憑借經(jīng)驗(yàn)。

解決方案:

采用ANSYS提供的Beam4和Pipe16單元可進(jìn)行一維的帶轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析,以及相應(yīng)的激勵(lì)相應(yīng)分析。

圖1 模態(tài)分析
利用三維實(shí)體模型可進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)部分在0轉(zhuǎn)速下的模態(tài)分析,以及對一維計(jì)算中相應(yīng)的模型簡化進(jìn)行校核,進(jìn)行各模態(tài)下等效當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算。

圖2 模態(tài)分析
在ANSYS的最新版本中,還提供了繪制坎貝爾圖形和穩(wěn)定性判斷的新功能。這些分析功能的綜合應(yīng)用,基本滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析的要求。

圖3 激勵(lì)響應(yīng)分析
通過使用APDL語言編寫了一般轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析軟件包,只需在輸入文件中修改模型參數(shù),便能快速完成所有與轉(zhuǎn)子相關(guān)的一般分析,大大縮短了結(jié)構(gòu)分析的周期。

用戶價(jià)值:

能夠在一個(gè)軟件平臺上完成幾乎所有與系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)的所有分析功能,尤其是轉(zhuǎn)子的動力學(xué)分析,這是其他任何軟件都無法做到的。在項(xiàng)目的研究開發(fā)中,保持了不同開發(fā)者仿真平臺的一致性,加快了分析過程,減少了人力物理的投入。在計(jì)算結(jié)果方面,其準(zhǔn)確性基本滿足應(yīng)用需求,并且ANSYS提供的強(qiáng)大的后處理功能使得對分析結(jié)果的觀察更直觀,更靈活,在設(shè)計(jì)中也更容易做出正確的判斷。

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