转子动力学分析：考虑预应力的影响

1 问题描述

如下图所示钢制圆盘转子结构，材料的弹性模量为200GPa，密度为7800kg/m³，泊松系数为0.3，长度分别为L1=0.2m，L2=0.3m，L3=0.5m，L4=0.3m，轴径d=0.05m，圆盘半径分别为R1=0.12m，R2=0.2m，R3=0.2m，厚度分别为t1=0.05m，t2=0.05m，t3=0.06m。轴的两端为简支边界条件，求该转子结构涡动频率、振型、临界转速。

2 结果对比

结构转动时会产生离心力，而离心力对结构变形有影响，从而影响转动模态，因此预应力转动结构模态分析就是考虑结构转动时的离心力对模态的影响。不同转子受到离心力的影响程度不同，对实际转子应进行无预应力和有预应力的模态分析进行对比，有时离心力的影响会很大，甚至改变涡动频率曲线的趋势。

不考虑应力的结果如下：

考虑预应力的结果如下：

3 分析过程(APDL及Workbench)

在APDL中，预应力的模态分析是静力学分析和模态分析交替进行，在静力分析阶段就要打开科氏开关、坎贝尔图开关和预应力开关，并对转动部件定于转速，坎贝尔图开关中的NSLOVE项与交替求解次数相同，其余过程与一般结构的有预应力模态分析相同。

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