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Rotor.jpg Rotor2.jpg Werkstofftabelle.JPG

Hallo Leute,

Ich brauche wieder mal eure Hilfe.

Ich  muss im Rahmen meiner Diplomarbeit eine Modalanalyse der Rotoreinheit durchführen.
Ich möchte die Rotoreinheit in Ansys-Workbench modellieren.
[IMG][/IMG]
[IMG][/IMG]
Die Rotoreinheit besteht aus folgenden Komponenten:
[IMG][/IMG]

Es wurde auch eine experimentelle frei/frei Modalanalyse durchgeführt, dabei wurden die folgenden Eigenfrequenzen ermittelt:

Mode      Eigenfrequenz [f] = Hz
1             300,97
2             759,08
3             1223,41
4             1575,67
5             1722,61
6             1755,23
7             1867,19
8             1948,42

Bei der Simulation bekomme ich aber andere Eigenwerte heraus.
Die Eigenwerte aus der Simulation sind z.B. wie folgt:

1: 221,53
2: 221,64
3: 261,33
4: 924,7
5: 926,82
6: 2065,2
7: 2391,
8: 2393,8

Bei der Simulation habe ich zwischen den einzelnen Komponenten Kontaktelemente definiert. Da es sich um eine frei/frei Modalanalyse handelt, habe ich keine Lagerung modelliert. 

Es ist mir klar, dass ich  die Randbedingungen nicht so lange verändern soll bis die richtigen Ergebnisse erreicht werden, jedoch komme ich mit meinen Erkenntnissen nicht weiter.  
Um den Fehler zu beheben, habe ich folgende Einstellungen ausprobiert:

-Kontakt-Algorithmus (MPC/Augmented Lagrange/Pure Penalty)
-Lagerung (keine Lagerung/Reibungsfreie Lagerung/zylindrische Lagerung)
-Elementgröße
-Teile zu Baugruppen zusammengefügt um die Kontaktbereiche zu reduzieren

Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand mir einen Tipp geben könnte.

[Diese Nachricht wurde von kwf14 am 29. Jul. 2009 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von kwf14 am 29. Jul. 2009 editiert.]

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Hallo,
was ich hier ein bisschen komisch finde, ist der Kontakt, den du definierst. Eine Modalanalyse (so habe ich das zumindest gelernt) ist nur auf lineare Modelle anwendbar, was auf deines ja nicht zutrifft. Es gibt auch noch die prestressed modal analysis, da muss man aber vorher einen statischen Lastschritt machen, dann berechnet ANSYS die Eigenwerte der Steifigkeitsmatrix des letzten Schrittes. Wie hast du das denn gemacht?
Welche Eigenformen wurden denn im Experiment gemessen? Stimmt denn wenigstens die Reihenfolge der Moden überein?

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Naja, Kontaktelemente kann man schon verwenden, wenn man z.B. die "always bonded" Option einstellt. Generell wird bei Kontaktelementen der Anfangszustand für die Berechnung genutzt.

Warum bekommst Du eigentlich bei einer Free-Free MA keine 6 Starrkörperbewegungen? 

Hast Du einen Massenabgleich gemacht? (Vergleich Versuch/Modell)

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Grüsse, Torsten

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1) Mich interessiert, wie Ihr die experimentelle frei/frei-Modalanalyse durchgeführt habt. Wie sehen denn die realen Eigenformen aus? Wie sehen dazu im Vergleich die Eigenformen der Analyse aus?

2) Sehe in Deinem Plot einen "rauhen" Kontakt. Das ist nichtlinear und funktioniert wahrscheinlich nicht. Möglicherweise wird der Kontakt ignoriert. Prinzipiell gilt: Bei einfachen Modalanalysen nur lineare Kontakte verwenden.

3) Es ist immer angebracht, die Konsistenz der Einheiten nochmals zu überprüfen.

Gruß, A.

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Danke für deine Antwort.
Bei der Modalanalyse wurde keine Last definiert. In Workbench kann man auch die Modalanalyse ohne statische Last durchführen.
Die Reihenfolge der Moden stimmen überein.
Welche Eigenformen?? ich weiß leider nicht was du meinst.

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Danke für deine Antwort.

Ich habe die 6 Starrkörperverschiebungen nicht in der Liste aufgenommen. Natürlich sind die ersten 6 Eigenformen, Starrkörperverschiebungen.

Eine Massenabgleich wurde nicht gemacht. Der Rotor ist fertig montiert. Es ist schwierig den Rotor auseinander zu bauen.

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Zitat:

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Original erstellt von arnd13:
1) Mich interessiert, wie Ihr die experimentelle frei/frei-Modalanalyse durchgeführt habt. Wie sehen denn die realen Eigenformen aus? Wie sehen dazu im Vergleich die Eigenformen der Analyse aus?

2) Sehe in Deinem Plot einen "rauhen" Kontakt. Das ist nichtlinear und funktioniert wahrscheinlich nicht. Möglicherweise wird der Kontakt ignoriert. Prinzipiell gilt: Bei einfachen Modalanalysen nur lineare Kontakte verwenden.

3) Es ist immer angebracht, die Konsistenz der Einheiten nochmals zu überprüfen.

Gruß, A.

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Danke für deine Antwort.

1.Die Eigenformen stimmen überein. Auch die Reihenfolge ist richtig. Zu min. die ersten drei Eigenformen sind richtig. Nur die Eigenfrequenzen stimmen nicht überein.
Es gibt natürlich auch Eigenformen, die bisschen ungewöhnlich sind, z.B. Schwingungen in radiale Richtung (der Rotordurchmesser nimmt zu).

2.ja, ich habe einige Einstellungen ausprobiert. Aber leider ohne Erfolg
Sind mit linearen Kontakte Einstellungen wie z.B. "Verbund" und "keine Trennung" gemeint??

3.Die Einheiten sind alle richtig

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1) Wie wurde denn der Versuch genau durchgeführt. Wie war die Lagerung? Der Körper kann ja in der Realität nicht wie in der Analyse frei im Raum schweben und in 6 Starrkörkerbewegungen oszillieren.

2) "Verbund" und "keine Trennung" sind lineare Kontakte. Damit sollte es funktionieren.

3) Wenn die Einheiten alle richtig sind, kann es eigentlich nur an den Randbedingungen liegen. Da die Eigenformen allerdings übereinstimmen, würde ich trotzdem auf einen Fehler in der Angabe der Masse (Dichte) oder der Materialsteifigkeit (E-Modul) tippen. Eine Dämpfung hast Du ja sicher nicht mit angenommen?

Gruß, A.

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Rotor3.jpg

Zitat:

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Original erstellt von arnd13:
1) Wie wurde denn der Versuch genau durchgeführt. Wie war die Lagerung? Der Körper kann ja in der Realität nicht wie in der Analyse frei im Raum schweben und in 6 Starrkörkerbewegungen oszillieren.

2) "Verbund" und "keine Trennung" sind lineare Kontakte. Damit sollte es funktionieren.

3) Wenn die Einheiten alle richtig sind, kann es eigentlich nur an den Randbedingungen liegen. Da die Eigenformen allerdings übereinstimmen, würde ich trotzdem auf einen Fehler in der Angabe der Masse (Dichte) oder der Materialsteifigkeit (E-Modul) tippen. Eine Dämpfung hast Du ja sicher nicht mit angenommen?

Gruß, A.

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In der Zeit habe ich das Modell bisschen verfeinert und die Randbedingungen an das Versuch angepasst.

Bei dem Versuch wurde der Rotor mit zwei Gurte von der Decke aufgehängt. Daher habe ich in dem Modell die Gurte durch die Federelemente modelliert.
[IMG][/IMG]

Die drei Eigenfrequenzen, die zu den richtigen Eigenmoden gehören, sind wie folgt:

326
949
2219

(Eigenfrequenzen aus dem Versuch: 300/759/1223)

Nein ich habe keine Dämpfung definiert.

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Hast Du schon die Steifigkeit der Federn, die die Gurte simulieren, variiert? Versuche mal eine Steifigkeit gegen Null und eine recht große einzugeben. Wie verändern sich damit die Eigenfrequenzen und -formen?

Nehme an die Federn haben nur in eine Richtung eine Steifigkeit?

Gruß, A.

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