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Comsol®软件软件执行各各转子转子转子分析

2017年7月12日

旋转机械对相互的的种旋转和部件部件的，结构结构结构和和惯性和惯性惯性惯性惯性特性特性敏感敏感敏感敏感。这些这些特性特性特性包括包括包括包括安装安装安装安装部件的位置的位置位置位置及其及其从一模型模型，然后然后进行以便以便同一模型关联关联转子转子转子在这博文，我们我们用个简支的例子演示个过程个

简支简支系统的种分析分析

本中转子一的的简单，在在的的整个长度长度具有具有均匀均匀均匀均匀的横的横截面。截面它它的的两端由轴承由

ComsolMultiphysics®软件软件软件软件的中中的梁转子接口接口该转子建模。。圆盘节点对组件的特性和进行进行建模。。梁转子接口中提供轴颈轴颈节点，使用使用等刚度的对支撑建模建模

有关几何属性和的更，请，请请多多模型模型中的的资料

梁转子转子结构
梁转子的的示例

研究转子通常两：特征：特征分析和时域分析分析正正如之前之前一篇博客所述所临界在很大程度取决于。。。因此。。因此因此，在在在特征特征频率频率，我们频率频率分析分析分析我们我们我们考虑考虑转子的系统响应，可以可以时域时域分析

现在，让让每分析类型的，以及类型，以及以及执行分析分析所

转子的的频率

特征频率于确定的固有频率转子场景中场景，这中场景场景学场景场景种种

首先，对于，对于运行，可以可以对速度范围进行进行进行频率频率频率频率频率需要在中某些设计以获得所有要求稳定稳定速度速度

在种，系统分析运行速度固定的情况情况情况情况情况，需要这情况情况情况种种情况这种需要需要在给定给定的运行下下特征频率特征特征特征分析分析固有频率速度，那么那么进行设计。。

转子系统的需要了解的的会预期产生预期成本成本成本。。。这就这就就就是是通过通过模拟模拟模拟简单简单系统系统系统来来来了解了解了解设计修改修改修改的的的效果效果效果非常中的的次数

考虑第一，系统的速度不，以不不不不不。在在这种种，需要情况，需要需要情况情况对转子转子转子的的角角角研究节点中两：参数化参数化扫描和扫描和扫描扫描扫描扫描扫描参数化，如下图，如下图如下图左侧所示。下图显示显示了对代表代表代表转子w进行进行参数化的设置。。此梁转子节点节点转子转子部分的，如下如下右侧所示。

步骤（左），，扫描（中间）和（右）。（右）。

执行分析，我们我们一一如下的示回回。回显示转速和固有组合转子的回旋轨迹和变形变形

转子转子，使用comsol多物理学5.3版。创建
转子回旋图

转子的还我们我们了解到角速度对固频率频率的影响影响影响有有多多大大。。。如果如果如果如果圆盘圆盘圆盘在在在没有没有明显倾斜明显情况的情况（（（））中中频率就不明显明显。不，如果如果没有没有明显明显远离旋转轴旋转轴旋转轴而而有明显的的的明显的的的明显

为了为了这个，我们我们绘制不同的频率相对于转子转子速度速度速度的的变化变化坎贝尔图。简支坎贝尔图所示我们我们我们我们可以，对于对于某些模态特征特征频率与与与转子转子转子速度速度速度速度速度速度速度的的的的的强烈强烈强烈强烈强烈强烈强烈强烈发散对于对于对于对于对于对于对于其他如果查看频率的，它们的证实讨论讨论行为。通过查看固有频率频率的速度速度速度曲线ω=ω，可以可以获得转子临界除非除非，否则阻尼，否则否则阻尼转子不应在

坎贝尔图坎贝尔图了梁转子系统中转子的临界
简支简支系统的坎贝尔图

通过绘制速度衰衰衰，可以可以相应模式的阻尼阻尼对对数递减可以可以可以

\ delta = \ ln \ left（\ frac {a（t）} {a（t+t）} \ right）= \ frac {2 \ pi \ im（\ omega）}

其中，，A（t）是时响，，ω是是的复特征频率t是由t = \ frac {2 \ pi} {re（\ omega）}
给出的的周期

comsol图显示简支系统中弯曲模式衰减的
简支简支中弯曲模式的的对数

在上图，我们我们看到弯曲模式模式对数递减转子简支简支角速度的的变化变化变化符号符号。。。。。符号。符号。。符号。和和“ f” f“ f” f“无，负值，负值不，正值不系统稳定。

我们还到曲线的图案变化原因是数据数据数据按固频率频率的的递增递增递增递增顺序顺序顺序。。知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道知道转子转子转子转子转子转子的的的固有频率固有频率频率频率频率在的情况，较情况情况情况高的向旋转和和较低的的的前前向向模式模式之间之间存在固固有有有频率频率频率交叉。。

转子的瞬态

特征分析在稳态下下的转子的特性。。。特性，在达到。。特性特性状态状态状态状态状态状态，在高于的几固频率因此，在。。。。。中中过程过程过程，转子和过程，转子转子将过程过程过程过程过程过程过程将将将将将将将将将将跨越跨越相应跨越跨越相应相应的的的的的临界响应不完全特征或分析相反。，我们确定。。需要瞬态瞬态模拟来系统

我们还通过扫描扫描来不同角速度下转子分析，以进行瞬态进行进行分析进行进行以查看查看查看角角角角速度速度如何控制控制控制响应。这这这种种种分析分析的的一一个个明显明显明显明显和和的组合会导致高振幅响应瀑布图显示了与速度频率的的，并给出不同不同速度下参与响应的的模态分布。这样这样研究节点节点三步骤来，如下来来设置。示示

comsol Multiphysics 5.3版中fft的的瞬态的裁剪屏幕屏幕屏幕
瀑布图分析参数化扫描研究步骤用于扫描角，瞬态瞬态用步骤步骤用用于执行执行执行与执行参数与与参数扫描扫描扫描的中中中的每每每每每个个角个相数据进行快速，转换转换频谱。