第16章

等加速瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析第16章

等加速瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析16.1瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析16.2計(jì)算實(shí)例16.3瞬態(tài)響應(yīng)分析的關(guān)鍵點(diǎn)16.1瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作中的加、減速過(guò)程，基礎(chǔ)或相鄰結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的突然沖擊，以及轉(zhuǎn)子突然產(chǎn)生裂紋、碎塊等均屬瞬態(tài)過(guò)程。瞬態(tài)響應(yīng)的問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上歸類(lèi)為求初值的問(wèn)題：整個(gè)系統(tǒng)的位移和速度必須有初始瞬時(shí)值來(lái)確定，取適當(dāng)時(shí)間步長(zhǎng)在時(shí)域內(nèi)積分，如系統(tǒng)穩(wěn)定，瞬態(tài)過(guò)程即消失，則系統(tǒng)在周期激振力作用下產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，瞬態(tài)響應(yīng)則不會(huì)消失，所以瞬態(tài)響應(yīng)分析是判斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要方法。在工程實(shí)際中，由于在臨界轉(zhuǎn)速附近轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅度要比在其它轉(zhuǎn)速范圍時(shí)大得多，為了避免飛輪在臨界轉(zhuǎn)速附近發(fā)生大的振動(dòng)，總是采用使轉(zhuǎn)子加速?zèng)_過(guò)這個(gè)區(qū)域，本章對(duì)轉(zhuǎn)子以等加速的方式越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了分析計(jì)算。返回本章16.2計(jì)算實(shí)例：一等直徑軸，兩端固定，在軸長(zhǎng)度的1/3處安裝一剛性圓盤(pán)，在軸長(zhǎng)度2/3處安裝一個(gè)軸承。已知，軸的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.4m，半徑0.01m，圓盤(pán)的質(zhì)量M=16.47kg，圓盤(pán)的不平衡量1.5×10-5kg?m，極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jp=0.1861kg?m2，直徑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd=9.47×10-2kg?m2，彈性模量E=2×1011N/m2，泊松比μ=0.3，密度ρ=7850Kg/m3。請(qǐng)分析一下該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)以等加速度的形式從初始速度為0在4s之后達(dá)到5000r/min的瞬態(tài)響應(yīng)。返回本章16.3瞬態(tài)響應(yīng)分析的關(guān)鍵點(diǎn)1.定義作用在x軸與y軸方向上的力函數(shù)2.讀取函數(shù)3.設(shè)置瞬態(tài)分析參數(shù)4.施加載荷5.查看圓盤(pán)處的幅頻特性曲線(xiàn)返回本章1.定義作用在x軸與y軸方向上的力函數(shù)故在等加速情況下，圓盤(pán)受到的X軸方向的Fx與Y軸方向的力Fy分別為：由上式可知，此時(shí)作用在圓盤(pán)上x(chóng)及y方向的力均為函數(shù)，因此，需要我們先定義Fx與Fy。以本章計(jì)算實(shí)例為例，設(shè)：不平衡量f0=1.5×10-5kg?m，最大角速度spin=5000×2×π/60rad/s，用時(shí)tend=4s，可以推出：加速度spindot=spin/tend，它是一個(gè)常數(shù)；角速度=spindot×t；角度=spindot×t2/2。如果我們使用ANSYS軟件中實(shí)時(shí)時(shí)間{TIME}變量替代上面的t，即可得到函數(shù)表示的Fx與Fy。下一張1.定義作用在x軸與y軸方向上的力函數(shù)定義作用在X軸上的力xx:UtilityMenu>Parameters>Functions>Define/Edit，在“Results”

中填寫(xiě)“f0*((spindot*{TIME})^2*

cos(spindot*{TIME}*{TIME}/2)

+spindot*

sin(spindot*{TIME}*{TIME}/2))”，并為該公式取名字“xx”保存。重復(fù)操作，定義作用在Y軸上的力yy:：在“Results”中填寫(xiě)“f0*((spindot*{TIME})^2*

sin(spindot*{TIME}*{TIME}/2)-spindot*cos(spindot*{TIME}*{TIME}/2))”，并為該公式取名字“yy”保存。返回本節(jié)2.讀取定義函數(shù)讀取已經(jīng)定義的xx函數(shù)：UtilityMenu>Parameters>Functions>在ReadFromFile中，選擇xx.func文件，在“Tableparametersname”中輸入本次計(jì)算調(diào)用該函數(shù)的名字“FxTab”，在“f0”、“spindot”文本框中分別填寫(xiě)f0、spindot。讀取已經(jīng)定義的yy函數(shù)：UtilityMenu>Parameters>Functions>在ReadFromFile中，在“Tableparametersname”中輸入本次計(jì)算調(diào)用該函數(shù)的名字“FyTab”，在“f0”、“spindot”文本框中分別填寫(xiě)f0、spindot。返回本節(jié)3.設(shè)置瞬態(tài)分析參數(shù)依次點(diǎn)擊MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequenc>Time-TimeStep：在“TIME”文本框中填入TEND；在“DELTIM”文本框中填寫(xiě)TINC；在“KBC”單選框中選擇Ramped；在“Minimumtimestepsize”填寫(xiě)tinc/10；在“Maximumtimestepsize”填寫(xiě)tinc*10。tend表示瞬態(tài)分析時(shí)長(zhǎng)；tinc為分析計(jì)算的步長(zhǎng)；ramped代表斜坡加載。返回本節(jié)4.施加載荷MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes，選擇需要施加載荷的節(jié)點(diǎn)后，在“Lab”下拉單選框中選擇FX，在“Applyas”單選下拉框中選擇“Existingtable”，在列表框中選擇FXTAB；重復(fù)操作，在“Lab”下拉單選框中選擇FY，在“Applyas”單選下拉框中選擇“Existingtable”，在列表框中選擇FYTAB。返回本節(jié)5.查看圓盤(pán)處的幅頻特性曲線(xiàn)MainMenu>TimeHistPostproc，單擊“AddData”按鈕，依次選擇NodalSolution>X-Componentofdisaplacement，拾取圓盤(pán)節(jié)點(diǎn)。在窗口變量列表中點(diǎn)選UX_2后，單擊“GraphData”，就可以看到0-4s過(guò)程中，圓盤(pán)在X軸方向振幅變化情況。重復(fù)操作，選擇圓盤(pán)節(jié)點(diǎn)處的NodalSolution>Y-Componentofdisaplacement，可得到圓盤(pán)處在Y軸方向振幅變化情況?！癟imeHistoryVariable-.\file.rst”窗口中，選擇UX_2變量作為X軸，選中UY_3變量后單擊“GraphData”按鈕，就可以看到0-4s過(guò)程中圓盤(pán)形心的軌跡圖。返回本節(jié)5.查看圓盤(pán)處的幅頻特性曲線(xiàn)

“TimeHistoryVariable-.\file.rst”