转子动力学 | 后处理

通用后处理器POST1允许在谐波分析后查看特定激励频率下的解，或在复模态分析后查看特定阻尼频率下的解。

SET命令提供用于定义要从结果文件中读取的数据集的选项。具体来说，KIMG参数用于以下复结果：

• 实部（KIMG=REAL）

• 虚部（KIMG=IMAG）

• 振幅（KIMG=AMPL）

• 相位（KIMG=PHAS）

谐波分析之后，时间历程后处理器（POST26）允许您根据频率在特定位置查看结果。

复结果处理的一般过程遵循时间历史后处理程（POST26）。

• 使用NSOL、ESOL和RFORCE命令定义变量

• 使用ABS、IMAGIN、REALVAR和ADD命令处理变量以开发计算数据。

• 使用PRVAR、PLVAR和EXTREM命令检查变量。

绘制复数据时，PLVAR默认绘制振幅。您可以通过PLCPLX命令切换到绘制相位角、真实部分或虚拟部分。

当列出复数据时，PRVAR默认打印出实部和虚部。您可以通过PRCPLX命令切换到列出振幅和相位。

要在进行模态或谐波分析后可视化轨道，请使用POST1中的PLORB命令。

由于椭圆轨道仅对旋转速度轴上的节点有效，因此PLORB命令对当前技术的梁和管单元有效。如果有实体元素模型，可以在旋转速度轴上添加线单元（刚度和质量可以忽略不计），以可视化轨道。

/POST1

set,1,6 ! read load step 1, substep 6

plorb

线轴是深蓝色的，而轨道是浅蓝色的

要在进行模态或谐波分析后打印出轨道特性，请使用/POST1中的PRORB命令。

由于椭圆轨道仅对旋转速度轴上的节点有效，因此PRORB命令对当前技术的梁和管单元有效。如果有实体单元模型，可以在旋转速度轴上添加线单元（刚度和质量可以忽略），以便计算和打印轨道特性。

以下命令字符串以给定频率打印出轨道特性：

/POST1

set,1,6 ! read load step 1, substep 6

prorb

在-180°到+180°范围内，角度以度表示。利用椭圆轨道特性，打印出全局坐标系中局部Y轴的位置矢量。

要设置轨道动画并可视化旋转，请使用/POST1中的ANHARM命令。示例输入如下：

/POST1

set,1,6 ! read load step 1, substep 6

plnsol,u,sum ! specify the results to be animated anharm

使用PLVAR命令绘制瞬态轨道，如下例所示：

/post26

INODE = 12 ! node of interest

nsol,2,INODE,u,y ! define variable 2

nsol,3,INODE,u,z ! define variable 3

/axlab,X,displacement UY ! specify Xaxis label

/axlab,Y,displacement UZ ! specify Yaxis label

xvar,2 ! variable 2 is on Xaxis

plvar,3 ! plot variable 3 on Yaxis

只有将单元强制写入数据库时，才能对其进行后处理。在解算器级别使用OUTRES命令控制数据库写入。也可以使OUTPR命令在解算器级别打印负载。

要打印出通用后处理程序中的反作用力和单元力（/POST1）：

/post1

set,last ! last substep of last loadstep

! printout reaction forces

force,static ! elastic forces (stiffness)

prrfor

force,damp ! damping forces

prrfor

! printout element forces

force,static ! elastic forces (stiffness)

presol,F

force,damp !

如果使用COMBI214或FLUID218单元来模拟轴承，则可以从单元中检索反作用力。

瞬态轴承反作用力是单元COMBI214输出的一部分。弹性力（也称为弹簧力）和阻尼力沿单元主轴可用。所有计算的力都包括交叉项效应。

可以使用POST26时间历程后处理器打印出刚度和阻尼轴承力，如下例所示：

/post26

! parameters for element and node number

BEARING_ELEM = 154

BEARING_NODE1 = 1005

! define elastic forces as variables 2 and 3

esol,2,BEARING_ELEM,BEARING_NODE1,smisc,1,FE1

esol,3,BEARING_ELEM,BEARING_NODE1,smisc,2,FE2

! damping forces as variables 4 and 5

esol,4, BEARING_ELEM,BEARING_NODE1,nmisc,5,FD1

esol,5, BEARING_ELEM,BEARING_NODE1,nmisc,6,FD2

! printout all forces as function of time

prvar,2,3,4,5

! plot all forces as function of time

plvar,2,3,4,5

轴承力是FLUID218输出的一部分。因为它是一个三维单元，所以必须对单元力求和才能得到总的承载力。

使用几个转速负载步运行模态分析之后，可以执行坎贝尔图分析。分析允许：

• 可视化频率随转速的变化。

• 检查各模态的稳定性和旋转

• 确定临界转速

• 确定稳定性阈值

在通用后处理器（POST1）中，发出PLCAMP命令以显示CAMPBELL图，如下所示。

如果存在旋转组件，您将通过PLCAMP命令中的CNAME参数指定引用组件的名称。

在规定的频率范围内，最多绘制10条频率曲线。

使用以下命令修改图形的外观：

比例

要更改图形的比例，可以使用/XRANGE和/YRANGE命令。

高频

使用PLCAMP命令中的FREQB参数选择感兴趣的最低频率。

旋转速度单位

使用PLCAMP命令中的单位参数更改X轴单位。该值表示为rd/sec（默认值）或RPM。

使用PLCAMP命令中的SLOPE参数来显示表示激励的线。例如，不平衡产生的激励对应于SLOPE=1.0，因为它与转速同步。

坎贝尔图分析中识别出了前向（FW）、后向（BW）旋转和不稳定频率。这些特征出现在由PLCAMP命令生成的坎贝尔图图形图例中。向前和向后旋转打印在PRCAMP命令生成的表中，如下所示。

如果检测到不稳定频率，则在表中用模态号和旋转特性（BW/FW）之间的字母U标识。在这个例子中，所有的频率都是稳定的。

默认情况下，旋转方向以最大旋转速度计算。PRCAMP命令上的KEYWHIRL可用于打印每个模态在每个旋转速度下的旋转方向。模态的旋转方向计算为属于旋转部件的节点的旋转方向的平均值。可以使用PRORB命令上的WHRLNODKEY=ON打印节点旋转方向。

注意

 例如，对于在垂直于旋转速度轴的平面上的壳单元中进行网格划分的旋转结构，薄圆盘的旋转效应不会由PRCAMP或PLCAMP命令绘制或打印。但是，可以使用ANHARM命令来可视化它们。

 默认情况下，PRCAMP命令最多打印10个频率（与通过PLCAMP命令获得的绘图一致）。如果要查看所有频率，请设置KEYALLFREQ=1。

 可以通过发出PLCAMP或PRCAMP，然后指定稳定值（STABVAL）为1来确定特定频率如何变得不稳定。还可以通过指定STATBVAL=2或3来查看对数衰减率。

当输入SLOPE时，PRCAMP命令打印出旋转同步（不平衡）或异步力的临界速度：

临界速度对应于频率曲线与附加线F = sω之间的交点（其中s表示通过PRCAMP规定的斜率>0）。

因为临界转速是以图形方式确定的，所以其精度取决于坎贝尔图的质量。例如，如果频率在旋转速度范围内显示出显著的变化，则必须确保已经执行了足够的模态分析，以准确地表示这些变化。

要检索和存储临界速度作为参数：使用带有ENTITY=CAMP和ITEM1=VCRI的*GET命令。在指定的频率范围内最多检索200个值。

当输入基准线（SLOPE）并对稳定值（或对数衰减率）进行后处理（STABVAL=1、2或3）时，PRCAMP命令打印出每个模态的稳定阈值。

稳定性阈值对应于符号的变化。因为它们是由图形决定的，所以它们的精度取决于坎贝尔图的质量。例如，如果稳定性值（或对数衰减率）在旋转速度范围内显示出显著变化，则必须确保已使用足够的载荷步骤执行模态分析，以准确表示这些变化。

要检索和存储稳定性阈值作为参数，请使用带ENTITY=CAMP和ITEM1=VSTA的*GET命令。

为了帮助获得良好的坎贝尔图绘图或打印输出，排序选项在默认情况下处于活动状态（PLCAMP、ON或PRCAMP、ON）。ANSYS使用模态保证准则（MAC）对两个连续加载步获得的复模态形状进行了比较。相似的模态形状然后配对。如果一对匹配模态的MAC值小于0.7，则输出以下警告消息：

*** WARNING ***

Sorting process may not be successful due to the shape of some modes.

If results are not satisfactory, try to change the load steps and/or the number of modes.

In this case, or if the plot is otherwise unsatisfactory, try the following:

在这种情况下，或者如果绘图不令人满意，请尝试以下操作：

• 以非零转速开始坎贝尔分析。

零转速下的振型是实振型，很难与非零转速下获得的复振型配对。

• 增加加载步数。

如果模态形状随着旋转速度的增加而显著改变，这将有所帮助。

• 更改频率窗口。

对三维模型进行多阻尼模态分析可能会产生大量的结果文件。要减小其大小，可以：

• 减少提取模态的数量（MODOPT、NMODE）。

• 为一组缩小的选定节点（例如，旋转轴上的节点）生成结果文件。

发出OUTRES，ALL，NONE，然后发出OUTRES，ITEM，FREQ，CNAME，其中ITEM=NSOL，FREQ=ALL，CNAME是基于节点的组件的名称。

为了使排序过程和旋转计算成功，所选节点集必须表示结构的动力学。通常，旋转轴上的节点有助于坎贝尔分析所需的弯曲模态形状。