高溫氣冷堆磁懸浮轉子動力學分析

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

轉子結構設計和轉子動力學分析是整個電磁懸浮軸承系統(tǒng)設計的最重要環(huán)節(jié),必須首先從結構上保證轉子在一定的轉速范圍內具有相當的可控性和穩(wěn)定。因此需要對轉子進行帶轉速的模態(tài)分析、特征值分析、激勵響應分析等,并根據分析的結果最終確定電磁軸承系統(tǒng)整體結構的布置方案以及控制系統(tǒng)的參數。

項目挑戰(zhàn):

準確的轉子動力學分析對電磁懸浮軸承-轉子系統(tǒng)設計是至關重要的一個環(huán)節(jié),關系到整個系統(tǒng)設計的成敗。而一直以來采用傳遞矩陣法進行計算的專用轉子動力學分析軟件無法進行精確建模,大多數通用有限元軟件又不提供相關的計算模塊,這些問題一直以來都沒有得到很好的解決,對所進行的設計、計算的簡化以及對仿真結果的分析更多憑借經驗。

解決方案:

采用ANSYS提供的Beam4和Pipe16單元可進行一維的帶轉速的轉子動力學分析,以及相應的激勵相應分析。

圖1 模態(tài)分析
利用三維實體模型可進行精細結構部分在0轉速下的模態(tài)分析,以及對一維計算中相應的模型簡化進行校核,進行各模態(tài)下等效當量應力的計算。

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用,基本滿足了結構設計對轉子動力學分析的要求。

圖3 激勵響應分析
通過使用APDL語言編寫了一般轉子動力學分析軟件包,只需在輸入文件中修改模型參數,便能快速完成所有與轉子相關的一般分析,大大縮短了結構分析的周期。

用戶價值:

能夠在一個軟件平臺上完成幾乎所有與系統(tǒng)開發(fā)相關的所有分析功能,尤其是轉子的動力學分析,這是其他任何軟件都無法做到的。在項目的研究開發(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。在計算結果方面,其準確性基本滿足應用需求,并且ANSYS提供的強大的后處理功能使得對分析結果的觀察更直觀,更靈活,在設計中也更容易做出正確的判斷。

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