ANSYS12.0在转子临界转速计算中的应用比较

"该文利用ANSYS 12.0软件进行转子临界转速的计算，通过建立一维模型和三维模型，对比分析了两种模型的计算结果与传递矩阵法的结果，发现一维模型在计算效率和硬件需求上的优势。" 在航空工程领域，转子系统的临界转速计算至关重要，因为它直接影响航空发动机的安全性和可靠性。临界转速是指转子系统开始发生共振的旋转速度，过高的临界转速可能导致结构损坏。这篇文章由张利民、王克明和吴志广三位作者撰写，探讨了如何使用ANSYS这一强大的有限元分析软件进行转子临界转速的精确计算。 文章首先介绍了一维模型和三维模型两种有限元建模方法。一维模型将转轴视为弹性直管单元，简化处理轮盘和叶片为点单元，支承和轴承作为弹簧阻尼单元。这种方法假设剪切变形，考虑质量分布，适用于计算机配置较低且需要快速计算的情况。一维模型使用的是ANSYS中的PIPE16单元，该单元适用于单轴拉压和扭转分析。 接着，文章提到了三维模型，它能更全面地考虑转子系统的复杂几何形状和材料性质，因此通常提供更高的计算精度，但同时也会增加计算时间和硬件需求。三维模型能够更好地模拟实际工况，包括轴向、径向和扭转的耦合振动。 文章通过对比一维模型和三维模型的计算结果，发现两者最大相对误差在5%以内，这意味着尽管三维模型的精度稍高，但一维模型在大多数情况下也能提供足够准确的结果，并且对计算机配置的要求更低，计算速度更快。 此外，文章还对比了有限元法与传递矩阵法。传递矩阵法在计算高阶临界转速时可能面临精度问题，而有限元法则可以提供更高的计算精度，但需要更多的计算资源。在实际应用中，工程师需要根据具体需求和计算条件选择合适的方法。 这篇文章提供了关于如何使用ANSYS进行转子临界转速计算的实用指南，强调了一维模型在平衡计算精度和效率方面的价值，对于航空发动机设计和分析具有指导意义。同时，它也展示了有限元方法在解决复杂工程问题时的重要作用。