DyRoBeS-使用说明

DyRoBeS－Rotor使用说明2020/3/25Champion建模•UnitsDyRoBeS提供五种单位制，客户可以根据自己的需要选择合适的单位。对于国内的用户通常可以选择最后两个选项：标准单位制和工程米制。2020/3/25Champion3建模•Materials客户根据所需添加材料。材料的属性参数主要有密度、弹性模量和剪切模量。注意此处所添加的密度和模量的单位一定要与右下角显示的单位一致，此单位是根据我们前面设置的单位换算而得。2020/3/25Champion4建模•ShaftElementAddshaft:添加轴Delshaft:删除轴Previous/next:前一个/下一个Speedratio:速度比，在多轴转速相等或者不等的时候使用Axialdistance/Ydistance:多轴时其它轴的起始单元相对于第一轴第一单元的轴向距离/Y向距离2020/3/25Champion5建模•ShaftElementEle:单元Sub:子单元Mat:材料，依照此单元或子单元所属的材料，根据前面定义的材料编号，进行选择Lev:子单元的层。每个子单元最多可以有5层Length:子单元的长度。相同子单元编号的不同层的长度要一致MassID:质量内径，锥形单元的左端内径MassOD:质量外径，锥形单元的左端外径StiffID:刚度内径，锥形单元的右端内径StiffOD:刚度外径，锥形单元的右端外径InsertRow/DeletRow:插入行/删除行Renumber:重新命名Copy/Paste:复制/粘贴2020/3/25Champion6建模•Disks在实际建模的过程中，比较典型的可以使用Disk建模的就是压气机轮和涡轮轮。由于压气机和涡轮的几何形状很不规范，为了能够准确地计算压气机和涡轮对整个系统带来的影响，我们可以使用Disk来进行模拟。这时我们只需要知道质量，直径转动惯量，极转动惯量等就可以满足我们的计算要求。上述的参数可以通过Pro/E或者UG等软件在三维作图的时候获得。2020/3/25Champion7建模•Unbalance由于设计和结构方面的因素，由于材质不均匀以及安装误差等原因，实际的叶轮都会有不平衡力。不平衡力的定义：偏心质量和偏心距的乘积（m×e）。不平衡力在建模的过程中是以向上的箭头来表示的，它既可以位于叶轮的质心上，也可以位于叶轮的不同的截面上。位于不同的截面上可以定义不平衡力之间的相对角度。2020/3/25Champion8建模•轴承可以是多种类型的轴承，线性/非线性、真/伪轴承、液体油膜、主动磁轴承、液体密封等都可以直接在这个菜单下直接进行建模计算。也可以从BePerf中计算轴承的刚度系数和阻尼系数带入到此进行计算分析。轴承在整个系统中是两个有限元站的联结单元。对于涡轮增压器来说比较常用的是浮环轴承。如右下图所示。2020/3/25Champion9建模•BearingIStation,JStation:轴承联结的两个有限元站。I不能为零，如果J是联结到刚性的基础的话，可以为零。J也可以是浮环轴承的中间支撑站（环），如右图所示。2020/3/25Champion10建模•Support如果支撑是联结到刚性的基础上，那么要给出支撑的刚度系数和阻尼系数。如果支撑不是联结到刚性基础上，那么刚度系数和阻尼系数可以为0，但是质量是不可以为0的。2020/3/25Champion11建模•Foundation这类基础如果是通过联结部件（轴承）和转子系统安装在一起的话，需要在轴承菜单内将其选中，并且需要给定响应的质量，刚度系数和阻尼系数等。这些数据组成的矩阵可以通过通用的有限元程序如Ansys、Nastran计算出来。2020/3/25Champion12建模•AxialForce建模过程中可以包含轴向力和力矩的影响，此功能只是针对横向振动分析可用。对于轴向力来说，“拉”为正，“压”为负。对于轴向力矩来说，右手螺旋守则适用。2020/3/25Champion13建模•StaticLoading主要用于静态挠曲分析和瞬态分析中。这种载荷主要是指外部载荷，例如齿轮载荷。重力载荷不需要在此添加，在计算的过程中有指定。2020/3/25Champion14建模•Constraints此功能主要是用于指定几何形状上的和自然的边界条件。实际的转子动力学系统中，几何形状的约束是很少用的，只是在少数的和理论的验证过程中才使用。自然的边界条件主要是用于花键和柔性联结器的力矩缓冲。2020/3/25Champion15建模•Misalignments此功能主要是用于轴承（座）的不对中。主要在静态挠曲和约束力计算的时候使用。2020/3/25Champion16建模•ShaftBow此选项主要是考虑轴的弯曲产生同步响应对整个系统的影响。由于指定弯曲轴的每个有限元站的位移和斜率是不现实的，所以可以通过选择样条曲线和多项式来进行模拟其指定的位移和斜率，从而推导出其它的计算站的值。2020/3/25Champion17建模•TimeForcing此选项是用来模拟各种激励力/力矩，例如同步激励（不平衡力，叶片掉落），非同步激励（齿轮啮合等）。2020/3/25Champion18分析和后处理•Analysis建模之后的一个主要工作就是分析，包括：横向振动（LateralVibration）扭转振动（TorsionalVibration）轴向振动（AxialVibration）而涡轮增压器以分析横向振动为主2020/3/25Champion19分析和后处理•后处理主要是显示每个分析的结果，通过显示的结果可以找到我们想要得到的数据，结果的显示主要是在Postprocessor菜单中。2020/3/25Champion20分析和后处理•横向振动横向振动主要是分析X和Y方向的振动，主要包括：轴承/约束静态载荷分析临界速度分析临界速度图涡动速度和稳态分析稳态同步响应（线性系统）稳态同步响应（非线性系统）瞬态分析2020/3/25Champion21分析和后处理•轴承/约束静态载荷分析确定轴承/约束的支反力，在计算的过程中可以包含静态载荷、重力和错位的影响。计算轴承支反力，轴承可以被约束即位移为0。下图显示的即为计算结果，从图中可以看出支撑点的受力大小和方向以及静态下最大的挠曲是多少。2020/3/25Champion22分析和后处理•临界速度分析计算无阻尼临界速度，模态和相关的动能和势能的分布。Stiffness对于各项同性系统，用户可以自己选择使用X或者Y方向的刚度系数（Kxx或Kyy），所以可以很方便的只需要考虑两个平面中的一个运动方式。刚度系数和转速相关的轴承可以使用最大的刚度系数。2020/3/25Champion23分析和后处理•临界速度分析Spin/WhirlRatio1=同步正进动-1=同步反进动0=非旋转系统的临界速度2=半涡临界速度.NumberofModes计算模态形状。一般最少输入三个模态进行计算。对于大的系统，模态数目输入的更多2020/3/25Champion24分析和后处理•临界速度分析的后处理右图即显示临界速度分析后的计算结果，从图中可以看出计算时使用的刚度系数，计算的模态以及临界速度的大小。2020/3/25Champion25分析和后处理•临界速度图给定的轴承刚度范围来计算无阻尼系统的临界速度。BearingK,MinandMax定义分析所需的刚度的最小值和最大值Npts计算给定的刚度范围内的数目。如果Npts＝0，那么整个刚度的数目的计算公式如下：2020/3/25Champion26分析和后处理•CriticalSpeedMap无阻尼临界速度vs.轴承刚度的对数图。在图中显示共三个模态的临界速度随着轴承的刚度是如何变化的。2020/3/25Champion27分析和后处理•涡动速度和稳定性分析计算有阻尼自然频率，阻尼系数，对数耗散和进动模式。2020/3/25Champion28分析和后处理•WhirlSpeedMap是一组阻尼自然频率vs.转速的图。阻尼自然频率通常被认为是涡动速度。在涡动速度图中，对于一个给定的激励线，阻尼临界速度和任何激励共振速度都是通过转速和系统的共振速度相一致来决定的StabilityMap是一组对数耗散vs.轴转速的图。负的对数耗散表示系统不稳定。2020/3/25Champion29分析和后处理•稳态同步响应分析稳态同步响应分析计算由于不平衡力，弯曲轴或者由于安装的时候造成的盘的倾斜的整个线性轴承系统或者是非线性挤压油膜阻尼器的支撑系统的稳态同步响应。这个分析主要是用来决定产生峰值响应的转子速度和相应的振动水平。2020/3/25Champion30分析和后处理•BodePlot此图主要显示的是在某一有限元计算站由于同步激励而产生的幅值和相位的大小。除此之外，图中可以显示放大因子AF值，AF的定义如下：根据API的标准，如果AF值大于或者等于2.5的话，那么此频率即为临界速度。2020/3/25Champion31分析和后处理•瞬态分析时间瞬态分析计算给定的定常转速或者变速和时间间隔的瞬态响应。系统可以是线性的也可以是非线性的。不平衡力、弯曲轴、倾斜盘、重力、外部静载荷和时间强迫函数的影响可以通过钩选来开关响应的部分的影响。提供三种解算方法：Runge-Kutta,NewmarkandWilson-thetamethods.2020/3/25Champion32分析和后处理•XYPlot此图显示瞬态轨迹位移。转子对一个突然激励的初始响应和非线性轴承的非线性影响的研究是非常有用的。2020/3/25Champion33分析和后处理•FFTSpectrum此图是以频谱方式显示的瞬态响应。DyRoBeS－BePerf使用说明2020/3/25Champion35坐标系统坐标系统一共有两种。（1）Lund坐标系统，X轴是和轴承的载荷方向相一致。请注意，X轴不一定是右图所示的那样一定是垂直向下的，因为载荷可以是任意方向的。Y轴就是顺着旋转方向垂直于X轴。圆周角度Θ是沿着X轴负向顺着旋转方向测量得到的角度，在后面轴承中提到的角度，如果是在这个坐标系统中就是如此测量的。2020/3/25Champion36坐标系统（2）标准坐标系统X，Y轴定义如图所示，圆周角度的定义是从X轴的正向，顺着旋转的方向测量的。在后面提到的角度，如果是在此坐标系下，就是如此测量得到的。2020/3/25Champion37Fixed-LobeAnalysisOption定常粘度分析和热平衡分析Units单位Length(L)长度Diameter(D)直径BearingRadialClearance(Cb)轴承安装后的径向间隙BearingType轴承类型NumberofPads(Npad)垫的数目Pad#1LeadingEdge(θ1)andTrailingEdge(θ2)垫1的前缘和尾缘对应的角度2020/3/25Champion38Fixed-LobePreload(m)典型的值在0.4-0.75•Offsetθp是从参考轴到轴承的中心和垫的曲率中心的连接线的角度，此点，轴承有最小间隙。典型的值的范围在0.5-1.0之间。•BearingLoad(W)轴承载荷是一个二次多项式，可以描述随着转速变化而变化的载荷•RotorSpeed(rpm)轴的转速LubricantDynamicViscosity润滑油动力粘度系数2020/3/25Champion39Fixed-Lobe•计算的结果主要可以显示：最小油膜厚度最大油膜压力压力型面摩擦损失刚度系数和阻尼系数，可以以文件形式供Rotor中使用来进行转子动力学分析。等等······2020/3/25Champion40Tilting-PadPreload(m)典型的值的范围是0.15-0.75。PadArcLength(degrees)对5垫轴承，典型的值是57度；对4垫轴承，典型的值是72度。PadPivotOffset其