《模态分析坎贝尔图》PPT课件.pptx

2模态分析 模态分析设置 结果判读坎贝尔图临界转速稳定性有预应力的模态分析有预应力的坎贝尔图 模态分析求解设置 结构中有转子时 与常规模态分析不同的模态分析求解设置命令有二条 modopt qrda NMODE on命令含义 用qrdamp方法求解NMODE个复模态coriolis on on on命令含义 考虑Coriolis影响 在固定参考系 考虑旋转阻尼其它求解设置命令与常规的模态分析相同 模态结果判读 用QRDAMP方法进行复模态分析后 在GeneralPsotproc ResultsSummary可显示频率结果 显示格式为SETTIME FREQ Damped TIME FREQ Undamped LOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE1 3 3143102 66j102 71111 3 3143 102 66j2 14 261212 58j213 06122 14 261 212 58j39 55 970244 67j425 418439 55 970 244 67j40 57 740726 46j425 418540 a b c d e a 是复频的实部 它表示特定频率的阻尼和稳定性 负值表示稳定的模态 正值表示不稳定的模态 b 是复频的虚部 它代表阻尼频率 c 不考虑陀螺效应和阻尼时的频率 e 模态号 注意这里的模态号仅仅是根据频率大小排列的 与坎贝尔图上有区别虽然陀螺效应建立了阻尼矩阵 但是它并不消耗能量 因此如果在一个没有阻尼的旋转结构中 所有复频的实部都是0 如果复频对应的是一个刚体的模态 或者是过阻尼的情况 那么虚部是零 在打印文件中 每个模态有2列数据显示复频和复合共轭频率 因为两个特征值解都是从问题中派生出来的 在定参考系中进行模态分析 陀螺效应对结构频率的影响 算例 陀螺 计算宏命令mmodal comp mac 在各档转速进行模态分析画坎贝尔图 频率图 稳定性图 输出二个 jpg文件 坎贝尔频率图 稳定性图 二个 lis文件 几何模型 盘 半径1m厚10cm质量4kg旋转速度 0 20000RPM 10等分转动惯量 2kgm 2aboutZ spinaxis 1kgm 2aboutXandY 模态分析实例 轴 长2m半径0 05m 模态图形显示 迹线 在 POST1中 对线单元用PLORB命令显示模型旋转轴线上单元节点的轨迹用PRORB命令输出模型旋转轴线上单元节点的轨迹信息根据坎贝尔图判断模态排序 模态图形显示 模态动画 在POST1中 使用ANHARM命令可获得模态动画 并可观察到轴的涡动情况 某个案例的输入如下 POST1set 6 3 readloadstep6 substep3plnsol u sum specifytheresultstobeanimatedanharm 当一个旋转结构振动时 转动轴上的一点会在一根轨道上运动 称之为涡动 绕轴旋转的方向如果与转动速度方向相同 称之为向前涡动 FW 反之称为向后涡动 BW 涡动 第11 1阶模态 第11 2阶模态 第11 3阶模态 第11 4阶模态 第11 5阶模态 由于陀螺效应 旋转结构的特征频率与其旋转速度相关 计算不同旋转速度时的频率 可以得到各个模态频率随转动速度的变化曲线 称之为坎贝尔图 ANSYS在各个特定的转速计算特征频率 随载荷步的增加 转速增加 生成坎贝尔图需要在各个不同转速的载荷步频率结果 如果陀螺效应对模态影响很明显 当转速增加时 这个模态的频率曲线可能偏离 越过另一个模态的频率曲线 由于在旋转参考系中 随转速增加时 自振频率会有突变 建议在固定坐标系中生成坎贝尔图 坎贝尔图 模态分析完成后 得到的是不同转速条件下一系列的模态频率值和对应的模态 必须进行模态形状的比较才能得到模态频率和形状随转速变化的关系 成功画出坎贝尔图 如果画出的坎贝尔图不理想 可以试用以下方法改进 从非零转速开始画坎贝尔图增加载荷步改变频率范围如果使用旋转参考系 在MODOPT命令中FREQB用负值画坎贝尔图命令 PLCAMP Option SLOPE UNIT FREQB Cname STABVALOption排序SLOPE比例系数UNIT转速单位FREQB开始频率Cname转子组件名称STABVAL频率或稳定图 坎贝尔图 临界转速 PRCAMP命令打印出对同步不平衡力和不同步不平衡力的临界转速 坎贝尔图上频率曲线和F s 代表的曲线的交点 就是临界转速点 由于临界转速是由图上决定的 它们的精度取决于坎贝尔图的质量 模态的稳定性 这个模态复特征值的实部开始小于零 不稳定的模态 坎贝尔图及对应模态 Torquemode 1stFW BWwhirlmode 2ndBWwhirlmode 2ndFWwhirlmode StationaryReferenceFrameSRF 有预应力结构的坎贝尔分析 对于有预应力的结构 在分析的静态求解部分 将坎贝尔标签打开 CAMPBELL ON 这样做的目的是修改结果文件 从而可以适应后续的坎贝尔图分析 在这种情况下 静态求解和模态求解是交替进行的 但只有模态解被保存在结果文件中 实例宏命令 PPrestress comp mac 各种单元类型计算结果 pplrcomp 1 1500pplrcomp 2 1500pplrcomp 4 1500pplrcomp 5 1500pplrcomp 6 1500pplrcomp 7 1500pplrcomp 8 1500pplrcomp 9 1500pplrcomp 10 1500pplrcomp 11 1500pplrcomp 12 1500pplrcomp 16 1500pplrcomp 17 1500 pplrcomp mac 调用mm type mac mm prn 可对表中各转子单元类型进行模态分析 得到坎贝尔图 每次计算得到一个坎贝尔图和对应图数据 lis 例 mmodal comp box 12 600 敞口箱体中有一个转子如图进行模态分析 画坎贝尔图 例 mmodal comp box 12 600 例 mmodal comp box 12 600 这个模态复特征值的实部开始