[求助]怎么求解转子的响应？

iamaern

本人要对一根转子施加扭矩，然后求解其响应。还有两端的轴承约束怎么施加？不知如何下手，希望有高人指点一下，不胜感激。要用类似的例子就更好了。

kkkttt

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tammy

ANSYS在燃气涡轮发动机结构分析中的应用
   1. 引言燃气涡轮发动机对军事和国民经济建设具有极端的重要性，历来受到主要工业国家的重视，其技术发展相当迅速。燃气涡轮发动机对性能、安全性、可靠性、耐久性、适用性的要求非常高，重点体现在对结构强度、振动和寿命的设计要求上。大型分析软件ANSYS因其强大的结构力学、温度场、流体力学以及耦合场分析能力等，在世界上，包括普惠、罗罗等国际知名企业在内的发动机行业都广泛使用它作为最主流的分析平台。我院也不例外，自1993年引进ANSYS起，陆续解决了多种复杂的结构力学、流体力学、温度场以及耦合场等分析问题。现结合燃气涡轮发动机的典型构件将ANSYS在我院结构力学计算方面的主要应用情况作一简介。
    2. 结构静态分析
    ANSYS的静态结构分析主要是求解在静载作用下的位移和应力等，包含线性和非线性静态分析。在非线性问题中，可以求解包括塑性、应力强化、大变形、大应变、接触、蠕变等问题；可处理材料非线性、几何非线性和边界非线性等问题。
    在燃气涡轮发动机结构分析中，常用的静态分析内容包括：
    刚度分析
    发动机总体结构中，支承刚度往往是影响整机振动的关键因素，必须对支承刚度进行分析。发动机常用的弹性支承元件包括弹性环、鼠笼和拉杆等。通过有限元静态分析，求得在一定载荷作用下结构的变形，进一步得到结构的刚度。弹性环的分析结果见图1。

    变形（位移）分析

    发动机中，叶片的变形量直接关系到间隙设计的好坏，所以必须对叶片的变形进行分析。特别是风扇叶片，由于气动性能的要求常常设计成大展弦比或掠型，叶片在离心力、温度和气动载荷下的大变形分析是必要的。风扇的大变形分析结果见图2。

                               
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    应力分析
    应力是控制结构寿命的关键因素。发动机结构设计中，主要关心应力分布和应力幅值。应力的分布可以对结构的修改设计（如叶片的罩量调整）提供指导性建议，而应力幅值决定了结构寿命。压气机叶片的应力分析结果见图3。

                               
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    接触分析
发动机中不乏接触的实例，例如齿轮的啮合，叶片榫头和轮盘榫槽的接触，压气机的盘与鼓筒的配合等，有时甚至还会涉及多体接触问题（如涡轮叶片、盘和挡板的接触）。如果计算精度要求不高或只是用于方案设计，可以采用二维接触模型，对于计算精度要求较高的设计，采用三维模型。齿轮啮合接触有限元模型见图4，榫头与榫槽的二维接触应力分析见图5，涡轮叶片—盘—挡板的三维多体接触有限元模型见图6，涡轮盘与销孔三维接触分析见图7。

                               
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    低循环疲劳寿命（LCF）分析
    低循环疲劳寿命（LCF）是结构疲劳破坏的重要指标。采用有限元—局部应力应变法对结构进行分析。涡轮盘低循环寿命分析见图8。

    3. 结构动态分析
    ANSYS的动态分析主要包括：固有频率和模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。
为了评价发动机构件的高循环疲劳寿命（HCF），必须进行结构的动态分析。常用的动态分析内容有：
    固有频率和模态分析
    为避开和防止有害的共振，必须对叶片等关键旋转件进行固有频率和模态分析。
    在涡轮机械中，具有周期对称的结构较多，如整体叶盘、锥齿轮等，ANSYS提供了周期对称模态分析技术，很好地解决了计算精度和效率之间的矛盾。整体叶盘循环对称模态分析结果见图9。

                               
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    谐响应分析
    在涡轮机械中，尾流是常见的强迫振动激振源。由于叶片对气流的阻碍，造成气流总压沿周向分布不均匀，对下游叶片产生周期性激励。
    利用ANSYS谐响应分析可以得到动应力的分布和幅值。尾流作用下的叶片动应力分析见图10。

                               
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    瞬态响应分析
    飞机在低空高速飞行过程中，鸟撞击事故时有发生。就受撞击部位而言，以发动机最高。鸟体对风扇和压气机叶片构成严重威胁。所以有必要进行叶片的鸟撞击响应分析。
    我院与南京航空航天大学合作开展了这方面工作，利用ANSYS/LS-DYNA进行了鸟撞击响应计算和分析。鸟撞击某时刻等效应力分析见图11，鸟撞击的应力时间历程见图12。

                               
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    4. 转子动力学分析
    我院基于ANSYS用户子程序（UPFs）开发了转子动力学分析模块，可以采用三种模型对复杂转子—支承系统进行转子动力学分析：梁模型、轴对称模型和实体模型。根据不同的设计阶段或精度要求，可以采用不同的分析模型。
    转子动力学分析模块可以对复杂转子—支承结构进行进动频率（临界转速）、不平衡响应和瞬态响应分析。
    双转子有限元模型见图13，双转子临界转速振型见图14，转子不平衡响应分析见图15。

                               
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    5. 整机分析
    整机分析的主要目的是完成整机动力响应计算和整机在各工作状态下的变形并为发动机的间隙设计（分析）提供可靠的数据。整机的强度振动有限元分析，是从整机视角对设计和分析中的问题进行统一考虑，可以实现各学科和零部件计算的数据共享。
整机分析的内容包括整机变形和整机振动。发动机由于众多零件以不同的方式连接，在不同的工作环境下相互作用，其接触中的物理过程的数学描述是解决发动机中组件和整机建模的重点。ANSYS提供了丰富的单元库和算法，在兼顾精度和效率的条件下，能够很好地模拟整机的特征。
    6. 结束语
    ANSYS大型有限元通用程序具有强大的前后处理功能，其丰富的单元库和算法为分析复杂的工程问题提供了解决方案，在燃气涡轮发动机结构分析中得到了很好的应用。

wingofwind

楼上老师，三维动力分析，要加什么约束，求教了。