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Hallo liebe ANSYS-Gemeinde,

ich schreibe derzeit meine Bachelorarbeit über die Modalanalyse eines Eisenbahnradsatzesin ANSYS Workbench. Mein FE-Model ist soweit fertig und ich möchte den Radsatz nun zum rotieren bringen. Obwohl ich in den Lagerungen den radialen Freiheitsgrad freigegeben habe, kann ich dem Model keine Winkelgeschwindigkeit hinzufügen (Das Feld bleibt grau unterlegt).

Ist es in Workbench überhaupt möglich das Model in einer MA zu rotieren zu lassen?
Wenn ja - wie bekomme ich das hin?

Hat jemand eine Idee? Danke schon mal im voraus!

Gruß
Sebastian

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Ja, das sollte moeglich sein.
Du musst im ersten Schritt eine statische Simulation machen, bei der Du die Winkelgeschwindigkeit als Randbedingung setzt.
In der Nachfolgenden Modalanalyse kannst Du dann die vorherige statische Simulation als Randbedingung setzen.
Wie das genau funktioniert kommt darauf an, welche Version du nutzt. In V11 muss man das im Simulation Strukturbaum unter den Analysis Settings der Modalanalyse einstellen.
In V12 muss man im Project Schematics einfach eine Verbindung zwischen der statischen Simulation und Modalanalyse ziehen. Evtl. mal die Hilfe durchsuchen nach vorgespannter Modalanalyse (prestressed modal analysis

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ScreenShot00044.jpg

Hallo werki,

danke für den Tipp. Ich hab das mal ausprobiert (mit ANSYS 12), jedoch kann ich da die Modalanalyse nur lösen, wenn ich die Winkelgeschwindigkeit unterdrücke. ANSYS zeigt mir die Winkelgeschwindigkeit im Bereich der MA mit einem Fragezeichen an. Irgendwie übernimmt er die Winkelgeschw. in der MA nicht. Im Screenshot ist die Fehlermeldung, die ich beim Lösen bekommen habe.

Gruß
Sebastian

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Hallo,

Modalanalysen sind dazu da, die Eigenfrequenz einer Struktur aus Steifigkeit und Masse zu bestimmen. Dazu brauchen wir in der Simulation keine Kräfte (z. B. Fliehkräfte). Das Programm zu überlisten und die Drehgeschwindigkeit irgendwie in die Modalanalyse reinzubringen (z. B. nachträglicher Wechsel des Analysetyps) ändert daran nichts.

Die einfache Antwort, wie man Drehgeschw. irgendwie mit Modalanalyse verbinden kann, wäre im Projektmanager eine statische Analyse mit Drehgeschwindigkeit anzulegen und dann eine Modalanalyse auf die Lösung der statischen Analyse (Zelle A6) zu ziehen um eine Verknüpfung zwischen Statik und Modal herzustellen, das wäre dann eine vorgespannte Modalanalyse. Was macht die? Berücksichtigt die Vorspannung aus einer statischen Belastung bei der Ermittlung der Eigenfrequenzen (Steifigkeit ändert sich, vgl. Gitarrenseite).
Omega = SQRT (K/M), wir ändern K und damit Omega.

Aber das ist vielleicht noch nicht alles.

Die etwas weitergehende Antwort muss derjenige geben, der die Analyse selbst durchführt: Warum soll denn die Drehzahl in die Analyse rein?
Was ich mir vorstellen kann, was an Themen noch nachkommen kann (sicher nicht alles, aber wahrscheinlich eines davon)
1. modalbasierte Dynamik
- harmonische Anregung
- rauschförmige Anregung (PSD)
- Rotordynamik (die Durchmesser der Räder sind vergleichsweise gross, könnte gut sein, dass dadurch der gyroskop. Effekt stark ausgeprägt ist und zu einer Veränderung der Eigenfrequenz aufgrund der Drehung führt, siehe auch http://en.wikipedia.org/wiki/Rotordynamics  und googeln nach Campbell-Diagramm.
- transiente Dynamik, falls das System linear ist (instationäre Antwort auf irgendeine zeitlich veränderliche Last)
2. nichtlineare Dynamik
- instationäre Antwort auf irgendeine zeitlich veränderliche Last
- alle Arten von Nichtlinearitäten möglich
- implizite und explizite Lösung

Viel Erfolg!

Gruss C. Gebhardt

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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de

[Diese Nachricht wurde von cgebhardt am 19. Sep. 2010 editiert.]

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Noch was: Im Strukturbaum steht bei der gezeigten Modalanalyse

Prestress: None

Das heisst, die Statik wird keinen Einfluß haben.
Deshalb: Verküpfung herstellen (ab einfachsten über den Projektmanager und Drag& Drop der Modalanalyse auf die Lösung der Statik) und KEINE Drehzahl in der Modal.

Gruss
C. Gebhardt

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Christof Gebhardt
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www.cadfem.de

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Hallo Herr Gebhardt,
vielen Dank für Ihre detailierte Antwort. In der Tat soll ich den Radsatz zum rotieren bringen, um den Einfluss von Gyroskopischen Effekten auf die Eigenfrequenzen zu untersuchen. Die Eigenfrequenzen des rotierenden Radsatzes (omega= 50 1/s) weichen allerdings nur um ca. 0,1 Hz von dem des ruhenden ab. Ich hatte eigentlich eine größere Abweichung erwartet.
Gruß
Sebastian

[Diese Nachricht wurde von Sebastian88 am 19. Sep. 2010 editiert.]

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Hallo,

sind die wirklich aktiv? Wie sieht denn das Campbell Diagramm für den Radsatz aus? Oder ist das nur das Ergebnis der prestress modal?

Gruss
C. Gebhardt

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Christof Gebhardt
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Marktplatz 2
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Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de

[Diese Nachricht wurde von cgebhardt am 19. Sep. 2010 editiert.]

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Also das ist das Ergebnis der vorgespannten Modalanalyse. Da habe ich die Winkelgeschwindigkeit konstant gesetzt und die Eigenmoden mit denen des nicht rotierenden Radsatzes verglichen.
Wie erstellt man denn mit WB ein Campbell-Diagramm?

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hi,
na in der Wb wirds kompliziert. Könnte sein das man das über die Graphen machen kann.
Zur Einarbeitung ins Thema "Rotordynamik mit Ansys" könntest du mal http://www.padtinc.com/epubs/focus/2007/0055_0223/TheFocus_55.pdf einen Blick rein werfen

Bei wem machst du denn deine Arbeit ? Direkt für die DB? Oder ist das ein Radsatz der Berliner S-Bahn auf den wir schon so lange warten :-) ?

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Hallo,

danke für den Hinweis. Jedoch habe ich das Gefühl, dass mein Radsatz derzeit noch gar nicht rotiert. Zudem stellt sich die Frage: Berücksichtigt ANSYS WB überhaupt den Gyroskopischen Effekt? Laut Hilfe tut dies nur das BEAM4-Element in Mechanical APDL und in der WB ist mein Model nicht in Balkenelemente unterteilt.
Kann mir da jemand weiterhelfen?

Gruß
Sebastian

PS. Der Radsatz ist von einer Berliner U-Bahn.

[Diese Nachricht wurde von Sebastian88 am 21. Sep. 2010 editiert.]

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hi,
na per default macht die WB nix mit Rotordynamik.
Das läßt sich aber (relativ einfach) per APDL script einbauen.
Wies grundsätzlich geht, steht in dem Link.

Und eine wirkliche Drehnung des Radsatzes, wie du wahrscheinlich erwartest, ist nur in einer transienten Rechnung drin. Aber das ist überhaupt nicht nötig und sinnvoll. Es sei denn du hast zeitlich veränderliche Lasten auf dem Radsatz. Im Allgemeinen ist es üblich hier eben die relavanten MASSENEFFEKTE zu berücksichtigen. Und das sind eben Fliehkraft und bei großen Trägheitsmomenten (die Räder) eben noch der gyroskopische Effekt.

Ich wußt gar nicht das die U-Bahn (BVG) hier selber rechnet/konstruiert. Da haben sie ja der S-Bahn was vorraus. Wahrscheinlich ist das der Grund warum die S-Bahn noch heute (!) mit nem Notfahrplan unterwegs ist. Und die U-Bahn schlicht funzt. .-) Man lern nie aus.

Oder machst die Arbeit bei nem Ing.-Büro ?

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Ja, meine Frage ist halt: Berücksichtigt ANSYS immer den Gyroskopischen Effekt?

Die Arbeit mache ich an der TU Berlin.

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Zitat:

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Ja, meine Frage ist halt: Berücksichtigt ANSYS immer den Gyroskopischen Effekt?

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Jaein. :-) In einer voll Transienten rechnung ist der effekt (meines wissens nach) enthalten. Ansonsten muss definiert werden das er berücksichtigt werden soll

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