搜索基于ANSYS經(jīng)典界面的偏心圓盤啟動的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析－１（瞬態(tài)動力學(xué)分析）
2016-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
【問題描述】
一個轉(zhuǎn)子如下圖所示。
該轉(zhuǎn)子兩端簡支,在距離下端三分之一處有一個軸承支撐;而在距離上端三分之一處有一個剛性圓盤,該圓盤存在一個偏心質(zhì)量。
現(xiàn)在該轉(zhuǎn)軸從靜止開始轉(zhuǎn)動,經(jīng)過4秒轉(zhuǎn)速達到5000RPM。要求對該轉(zhuǎn)子的啟動過程進行仿真,考察偏心圓盤所在處的軸位移和彎曲應(yīng)力隨時間變化的過程。
《注》該算例來自于ANSYS APDL轉(zhuǎn)子動力學(xué)部分的幫助實例。
由于該問題涉及到一個關(guān)鍵技術(shù),如果不先解決這個關(guān)鍵技術(shù),則讀者不容易看懂后面的程序。因此本篇博文先解決這個關(guān)鍵技術(shù),下篇博文再說明求解過程。
【關(guān)鍵技術(shù)分析】
相對于一般的瞬態(tài)動力學(xué)分析而言,該問題除了需要考慮科里奧利效應(yīng)以外,還有一個重要問題: 如何施加由于偏心質(zhì)量而導(dǎo)致的力?
這是什么意思呢?
在剛啟動時,偏心質(zhì)量的位置隨時在改變,從而慣性力的大小和方向時刻在改變。所以,如何施加這個隨時間而改變的力呢?
需要采用數(shù)組的方式。
即首先把該力的兩個分量存儲到兩個數(shù)組中,然后使用
f,5,fx,%fxTab%
的形式來施加這個變化的力。
上述命令的含義是,請在5號節(jié)點上施加一個X方向的集中力,該力的大小隨時間而改變,其值記錄在數(shù)組fxTab中。
那么,這個隨時間而改變的分力數(shù)組如何計算呢?
這需要用到慣性力的概念,以及質(zhì)點的切向加速度和法向加速度的概念。
偏心質(zhì)量轉(zhuǎn)動時候的慣性力如下
上式中,加速度分為兩項,一項是該偏心質(zhì)量的法向加速度,一項是切向加速度。
由于在ANSYS中不能施加矢量,而只能在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)軸方向上分別施加加速度。上圖中的轉(zhuǎn)軸是Z軸,因此,該矢量只在X,Y兩個方向有投影。投影如下:
上式中,法向加速度和切向加速度如下
將這兩個加速度代入慣性力的兩個分量中可以得到
在上述兩式中,距離r是已知量,要完全確定FIX,FIY,還需要確定此時的角速度,此時的轉(zhuǎn)角以及此時的加速度。
假設(shè)在啟動瞬間是勻加速轉(zhuǎn)動,在4秒內(nèi)速度增加到5000RPM,則加速度是
而任一瞬時的角速度是
任一瞬時的轉(zhuǎn)角是
將上述轉(zhuǎn)角,角速度,角加速度代入慣性力的兩個分量表達式中,就可以求出這偏心質(zhì)量導(dǎo)致的慣性力的這兩個分量。
因此,施加旋轉(zhuǎn)力的步驟是:
(a)計算加速度。根據(jù)(5):勻加速度轉(zhuǎn)動的假設(shè)。
(b)計算角速度。根據(jù)(6):角速度=角加速度×?xí)r間
(c)計算轉(zhuǎn)角。根據(jù)(7):轉(zhuǎn)角=1/2*角加速度×?xí)r間的平方
(d)計算M*R。這是一個組合量=質(zhì)量×偏心質(zhì)量到轉(zhuǎn)軸的距離,并無實際的意義
(e)計算慣性力的兩個分量。根據(jù)(4):利用(a)(b)(c)(d)的結(jié)果。
相關(guān)標(biāo)簽搜索：基于ANSYS經(jīng)典界面的偏心圓盤啟動的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析－１（瞬態(tài)動力學(xué)分析） Ansys有限元培訓(xùn) Ansys workbench培訓(xùn) ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經(jīng)典教程 ansys資料下載 ansys技術(shù)咨詢 ansys基礎(chǔ)知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓(xùn)
