转子动力学 | 求解

阻尼存在于大多数系统中，应该为动态分析指定。轴承是转子动力阻尼最常见的来源之一。此外，还提供以下形式的阻尼：

• Alpha 和Beta阻尼（Rayleigh Damping) ALPHAD BETAD

• 材料相关阻尼MP、BETD、MP、ALPD、TB、SDAMP、、、、BETD、TB、SDAMP、、、、

ALPD

• 恒定材料阻尼系数MP，DMPS

• 全局材料阻尼DMPSTR

• 阻尼比DMPRAT

• 模态阻尼MDAMP

• 元件阻尼

• 材料结构阻尼系数DMPSTR

旋转阻尼的影响是针对旋转结构的，可能会引起稳定性问题。当确定了比例粘性或结构阻尼时，所有产生陀螺矩阵的单元都支持。粘性阻尼通过Beta阻尼（BETAD）或材料相关阻尼（MP，BETD）定义。同样，结构阻尼是通过DMPSTR或MP、DMPS定义的。

它还支持以下单元：

• 实际常数K11=K22和K21=K12=0的轴承单元214

•三维纵向弹簧阻尼弹簧单元COMBIN14 14和KEYOPT（2）=0和KEYOPT（3）=0

• 通用运动副MPC184，6自由度，KEYOPT（1）=16，KEYOPT（4）=0，具有刚度特性（TB，JOIN、、、STIF）

• 刚度矩阵MATRIX27，KEYOPT（2）=0，KEYOPT（3）=4

• 刚度特性为非零时，衬套单元COMBI250。

对于COMBI214，旋转阻尼效应直接来自阻尼特性（实际常数C11=C22，C21=C12=0）。

omega,1000.

coriolis, on,,, on ! last field specifies stationary reference frame

注意：

在转子动力学中，转动惯量的影响是在静止参考系中计算的。CORIOLIS命令的参考系E参数必须相应设置。

与OMEGA 不同，CMOMEGA允许定义一个独立于全局X、Y或Z轴的旋转速度矢量。例如，可以使用两点定义旋转速度矢量的方向，并将旋转速度作为标量，如下所示：

! Define rotational velocity for COMPONENT1:

! spin is 1000 rd/s

! direction is parallel to Z axis and passing through point (0.1,0,0)

cmomega, COMPONENT1, 1000.,,, 0.1, 0, 0, 0.1, 0,1

负载插值设置（KBC）适用于旋转速度。它可以在加载步骤上进行阶梯、线性插值或四次插值

CORIOLIS效应。

模态分析的结果附加到JOBNAME.RSTP文件中，以适应随后的坎贝尔图分析

注意：

在不平衡力的情况下，同步命令的比率参数无效。

这种线性方法既可用于梁模型，也可用于实体模型。

对于实体模型，分析可能需要更精确地确定包含不平衡质量的轮/盘中的位移和应力。在这种情况下，可以使用mass21单元对不平衡进行建模，并执行非线性瞬态分析。

请参见以下示例：

harfrq,100 ! 100 Hz

synchro

omega,1.,1.,1. ! direction vector of the rotational velocity

上述命令表示：

• 100 Hz的激励频率，

• 旋转（100）（2π）rd/sec

• 旋转速度矢量

可以使用CMOMEGA命令指定旋转速度。使用表格输入时，旋转速度定义不同。

有关表格和非表格输入的详细信息，Non-Tabular输入当同步命令激活时，CMOMEGA命令仅定义组件的旋转速度方向向量。如果有多个部件，则它们的不同旋转之间的比率也可以从CMOMEGA输入计算出来。

驱动组件的旋转（由同步命令中的CNAME指定）由HARFRQ命令派生

harfrq,100. ! excitation 100 Hz

synchro,,SPOOL1 ! driving component is SPOOL1

cmomega,SPOOL1,1.,1.,1 ! direction vector of the rotational velocity

for SPOOL1

cmomega,SPOOL2,2.,2.,2. ! direction vector of the rotational velocity

for SPOOL2 (also spin ratio between the 2 components

上述命令表示：

• 激励频率为100Hz

• 1号轴的旋转速度为（100）（2π）rd/sec，旋转速度矢量为：

• 在相同的旋转速度矢量下，2号轴的旋转速度是1号轴旋转速度的两倍。

Tabular输入

有时可能需要使用表格输入，例如转子转速不成比例时。在这种情况下，必须使用CMOMEGA命令定义所有旋转组件，并使用主要可变频率的表格旋转速度OMEGAX（%TAB%）。

对于每个谐波分析求解，驱动部件的转速直接从激励频率和提供的两点得到。如果提供，则使用异步比率缩放（SYNCHRO上的RATIO）。

对于所有其他旋转部件，自旋计算为驱动部件的自旋乘以表格输入的比率。

 模态分析求解器

 谐波分析求解器

 .瞬态分析求解器

• 如果您打算进行随后的模态叠加、谐波或瞬态分析，请使用QRDAmp特征求解器。模态叠加方法不支持阻尼特征求解器。

• 阻尼特征求解器求解整个方程组，而QRDAMP特征求解器求解简化方程组。虽然QRDAMP特征求解器的计算效率比阻尼特征求解器高，但它仅限于阻尼（粘性、材料等）不重要的情况。特别是，当存在结构阻尼时，不建议使用QRDAMP。

注意：

在多负载步模态分析（例如坎贝尔分析）中使用QRDAMP特征求解器时，可以激活QRDOPT命令上的REUSEKEY，以重用第一步对称特征求解器中的特征量。这将导致更好的性能。但是，请注意，如果存在可变轴承（具有表格特性的COMBI214），考虑到每个负载步骤中刚度的变化，此选项可能会导致不正确的结果。

当分析中包含旋转阻尼（CORIOLIS命令中的ROTMAST=ON）并且结构的旋转部件使用固体单元时，建议使用阻尼特征求解器。

使用QRDAMP方法进行复模态分析后，复频率如下所示：

***** DAMPED FREQUENCIES FROM REDUCED DAMPED EIGENSOLVER *****

MODE COMPLEX FREQUENCY (HERTZ) MODAL DAMPING RATIO

1 -0.78052954E-01 49.844724 j 0.15659202E-02

（a）是复频率的实部。它显示了这个特定频率的阻尼及其稳定性。负实部反映稳定模态，正实部反映不稳定模态。

（b）是复频率的复数部分。它表示阻尼频率。

（c）是模态阻尼比。它是实部与复频率模（也称复频率范数）之间的比值。

虽然陀螺效应产生一个“阻尼”矩阵，但它不会耗散能量；因此，如果旋转结构中没有阻尼，则其复频率的所有实部都为零。

转子动力学分析支持完全法和模态叠加法（基于QRDAMP模态分析）。

如果使用同步命令（如在不平衡响应计算中），则不支持模态叠加方法。在这种情况下，必须在每个频率步重新计算陀螺矩阵。只有完全法才适用。

对于完全方法，非对称矩阵选择Newton-Raphson（NROPT，UNSYM）。

支持启动或停止模拟。发出KBC命令，使用线性插值来提高旋转速度。此命令还支持二次插值。

当转速变化时，每一时间步都需要重新计算陀螺矩阵，不支持振型叠加法，只支持完全法。

在大变形瞬态分析中（NLGEOM，ON），CORIOLIS效应和所有其他非线性惯性效应自动包含在分析中，不应使用CORIOLIS指令。例如，使用COMBI214或FLUID218模拟转子轴承就是这样。