转子动力学探索：Solid272/Solid273轴对称实体单元应用实例

转子结构一般为对轴对称结构；对于复杂结构，采用Solid186实体单元需要比较高的电脑配置而且计算耗时也比较长，此时可以考虑采用轴对称实体单元Solid272、273单元来模拟；Solid272、273单元每个节点只有3个方向的平动自由度，只要求模型轴对称，并不需要边界条件轴对称。

1问题描述

如图所示的转子模型，材料弹性模量为2.078E11Pa，密度为7800kg/m³，垂直面上两个方向的轴承刚度均为4.378E+07 N/m，暂不考虑阻尼的影响。求该转子模型的涡动频率、振型、临界转速；并对其进行优化设计，将一阶正进动临界转速值固定在17000rpm。

转子构造和几何尺寸

2结果分析

采用Solid272单元模拟得到前4阶振型及坎贝尔图如下：

采用Solid186单元模拟得到前4阶振型及坎贝尔图如下：

对比上述的涡动频率及振型可知，Solid272与Solid186结果是一致的，两者得到的临界转速分别如下：

将圆盘厚度以及轴承刚度参数化，设置目标函数为一阶正进动临界转速值Seek Target=17000，得到圆盘厚度、轴承刚度与临界转速的关系图如下：

通过优化设计分析可知，当圆盘厚度取65.64mm，轴承刚度为47936N/mm时，该转子模型的一阶正进动临界转速为17000rpm。

3模型建立

分析项目图如下所示：

在Engineering Data设置好材料属性，导入面体模型，设置其厚度为0.001mm；点击第一个Surface Body右键插入command，输入“mat1 = matid”，同理第二个、第三Surface Body分别输入“mat2 = matid”，“mat3 = matid”

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