---

33.jpg

Hi,

ich möchte ein paar dynamische Untersuchungen (Modalanalyse, harmonische und transiente Analyse) des im Anhang zu sehenden Prüfstandes durchführen.

Ist es hier erforderlich die Elemente rotationssymmetrisch zu erzeugen um ein über den Umfang "gleichmäßig verteiltes" Trägheitsmoment zu haben?

Falls ja, wie lassen sich die Elemente rotationssymmetrisch erzeugen wie im Anhang zu sehen?

Viele Grüße 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Du bekommst auch mit einem unstrukturierten Netz gute Ergebnisse.
Wenn Du aber dennoch die Vernetzung wie im Bild erstellen möchtest, dann sag uns doch mal mit welcher Version Du arbeitest (Mechanical oder Mechanical APDL, v14 oder v15???)

------------------
Viele Grüße von
Deepblue         

PS: War meine Antwort hilfreich? Dann freu ich mich über Unities 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hi Rob,

Die im Bild dargestellte Vernetzung wurde mit Balkenelementen erstellt. Dies ist die übliche Vorgehensweise bei der dynamischen Berechnung von Rotoren, besonders in der Rotordynamik.

------------------
Gruß, A.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Ursprünglich sollten beide Berechnungsaufgaben (statische Berechnung der Wälzlagersteifigkeit und dynamische Analysen des Prüfstandes) mit APDL durchgeführt werden. Nun habe ich mich dazu entschieden, die dynamischen Analysen mit Workbench durchzuführen um mich für die Arbeitgeber einen Tick interessanter zu machen, da ich dann anschließend zusätzlich (Grund-)Kenntnisse im Umgang mit Workbench habe.

Die Aufgabe ist es das dynamische Verhalten des Prüfstandes (siehe Bild oben) zu simulieren. Dazu soll mit Workbench (14.0) eine Modalanalyse, eine harmonische Analyse und eine transiente Analyse durchgeführt werden.

Folgende Punkte sind mir noch unklar:

1. Wie lässt sich die Kupplung am besten modellieren? Kann ich dafür (zwei orthoganal zueinander stehende) Combin-Elemente verwenden? (vorrausgesetzt ich bekomme die entsprechenden Dämpfungs- und Steifigkeitswerte vom Hersteller)

2. Konstante Steifigkeits- und Dämpfungswerte der Wälzlager können definitiv mit Combin-Elementen modelliert werden. In meinem Fall ist mindestens die Steifigkeit des Lagers nicht-linear. D.h. ich habe (abhängig von der Anzahl der Substeps n aus der Lagersteifigkeitsberechnung) eine nx2 Matrix, in der in jeder Zeile einem Verschiebungswert des Innenrings die entsprechende Steifigkeit zugeordnet wird.

Spalte 1: radiale Verschiebung (z.b. in Y-Richtung) der Kontaktfläche zwischen Welle und Innenring [mm]
Spalte 2: Summe alle Knotenkräfte in Y-Richtung ( = Reaktion auf Verschiebung in Y-Richtung = Steifigkeit in Y-Richtung) [N]

z.B.:
      [mm]        [N]
    0.00000    0.00000
    0.00525    10.52299
    0.00562    34.85078
    0.00600    59.03662
    0.00637    83.29241
    0.00675  110.53978
    0.00712  158.32679
    0.00750  214.18463
    0.00787  275.37297
    0.00825  340.11243
    0.00862  429.22348
    0.00900  526.25869
    0.00937  623.30229
    0.00975  720.34918
    0.01012  817.39935
    0.01050  914.45280
    0.01087  1011.50953
    0.01125  1108.56953
    0.01162  1207.95926
    0.01200  1310.18527
    0.01237  1412.41672
    0.01275  1518.71413
    0.01312  1637.03337
    0.01349  1755.37381
    0.01387  1873.70818
    0.01424  1992.04589
    0.01462  2110.38681
    0.01499  2228.73098

Wie kann ich diese Werte dem COMBI214 Element nun als Input geben?
Interpoliert sich Ansys dann aus diesen diskreten Daten einen stetigen Verlauf?

Aus der Ansys Hilfe : COMBI214 Input Data
"For stiffness and damping real constants, either numerical values or TABULAR ARRAY INPUTS can be specified[...].
These real constants can also VARY WITH THE ECCENTRICITY (the position of the center line of the rotor)"

3. Ich habe einige Papers gefunden, in denen gezeigt wird, dass sich für rotordynamische Analysen nicht nur Balkenelemente, sondern auch quadratische Tetraederelemente sehr gut eignen. Was sagen die erfahrenen Anwender hier dazu?

Beste Grüße,
Robin

[Diese Nachricht wurde von Rob4587 am 06. Jun. 2014 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

push (Originalbeitrag der jetzt editiert wurde war schon was älter  ) 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo,

die Bushing Elemente können in WB seit R15 mit nichtlinearen, richtungsabhängigen Steifigkeiten definiert werden (Body-Body-connections bzw. Body-Ground-Connection, dann in der Tabelle ein Feld der Diagonale mit rechts anklicken und Tabular Data wählen).

Zu den Elementen:
Welche konkrete Frage ergibt sich denn? Balken verwendet man oft bei transienten Analysen (Hochlauf), wobei dann das Problem der Parametrisierung dieser Balkenelemente besteht (welche Balken bilden die Eigenschaften der Geometrie gut ab?). Deshalb werden für diese rechenintensive Analysen gern auch axiharmonische Elemente verwendet, die den Vorteil des einfachen Preprocessings (lediglich Schnitt durch das 3D Modell) mit hoher Rechenperformance verbinden. Für eine Modalanalyse lohnt sich das wahrscheinlich nicht.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

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

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

betriebskennlinie.png

Danke für die schnelle Antwort.

Ich benutze Workbench 14.0, daher kann ich die Steifigkeit der body-ground-connection nicht als nicht-linear definieren.

Ist es möglich den nicht-linearen Steifigkeitsverlauf über einen APDL-command innerhalb von workbench zu realisieren?

Falls das nicht möglich ist, mache ich die dynamischen Analysen mit Ansys Classic. Wie würde das damit funktionieren?
Wie kann ich die Steifigkeitswerte dem COMBI214 Element als Input geben?
Interpoliert sich Ansys dann aus diesen diskreten Daten einen stetigen Verlauf?

[mm]        [N]
    0.00000    0.00000
    0.00525    10.52299
    0.00562    34.85078
    0.00600    59.03662
    0.00637    83.29241
    0.00675  110.53978
    0.00712  158.32679
    0.00750  214.18463
    0.00787  275.37297
    0.00825  340.11243
    0.00862  429.22348
    0.00900  526.25869
    0.00937  623.30229
    0.00975  720.34918
    0.01012  817.39935
    0.01050  914.45280
    0.01087  1011.50953
    0.01125  1108.56953
    0.01162  1207.95926
    0.01200  1310.18527
    0.01237  1412.41672
    0.01275  1518.71413
    0.01312  1637.03337
    0.01349  1755.37381
    0.01387  1873.70818
    0.01424  1992.04589
    0.01462  2110.38681
    0.01499  2228.73098

Aus der Ansys Hilfe : COMBI214 Input Data
"For stiffness and damping real constants, either numerical values or TABULAR ARRAY INPUTS can be specified[...].
These real constants can also VARY WITH THE ECCENTRICITY (the position of the center line of the rotor)"

Außerdem möchte ich im Rahmen der transienten Analyse das Drehmoment aus dem Betriebskennfeld des Motors (siehe Anhang) definieren. Wie lässt sich das mit Workbench 14.0 oder Ansys Classic 14.0 umsetzen?

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

IMAG1387.jpg solid186.png beam189.png

Ok, ich schreib einfach mal weiter.

Ich habe jetzt rausgefunden, wie die Definition von nicht-linearen Steifigkeiten mit Combin214-Elementen funktioniert.
(Man definiert einfach eine nx2 Tabelle mit den Verschiebungen des Lagermittelpunktes in der ersten und den Steifigkeitswerten in der zweiten Spalte. Aus den n Punkten interpoliert sich Ansys dann den Steifigkeitsverlauf. Die Tabellen gibt man dann mit %-Zeichen an: R,1,%KXX%,%KZZ%). Das gleiche gilt auch für die Betriebskennlinie des Motors in der transienten Analyse.

Im Anhang seht ihr den gemessenen Frequenzgang des Prüfstandes. Die erste Eigenfrequenz liegt bei 43.5 HZ und die zweite bei 199.5 Hz.

Ich habe jetzt ein Modell mit SOLID186-Elementen und eins mit BEAM189-Elementen erzeugt und jeweils eine Modalanalyse gemacht. Mit dem SOLID-Modell komme ich schon recht nahe an die gemessenen Eigenfrequenzen heran (38Hz und 200.3Hz), aber die Modalanalyse des Models mit den BEAM-Elementen liefert Werte, die für mich nicht viel Sinn machen (siehe Anhang).

Kann mir jemand erklären wie es zu diesen Eigenfrequenzen kommt?

Eignen sich Balkenelemente überhaupt generell für Modalanalysen?
Ist es vielleicht möglich, dass die einzelnen Balkenelemente mit verschiedenen Querschnitten zusätzlich miteinander verbunden werden müssen?

Hier der Code:

FINISH
/CLEAR,START
/PREP7

PTEMP,,,,,,,, 
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,7700E-9
MPDATA,EX,1,,2.1E5
MPDATA,PRXY,1,,0.3

ET,1,189 !BEAM189

!LINE1
K,100,0,0,0, 
K,101,35,0,0
LSTR,100,101

!LINE2
K,102,68,0,0
LSTR,101,102

!LINE3
K,103,244.5,0,0
LSTR,102,103

!LINE4
K,104,266.5,0,0
LSTR,103,104

!LINE5
K,105,283.5,0,0
LSTR,104,105

!LINE6
K,106,303.5,0,0
LSTR,105,106

!LINE7
K,107,472,0,0
LSTR,106,107

!LINE8
K,108,495,0,0
LSTR,107,108

!LINE9
K,109,520,0,0
LSTR,108,109

!QUERSCHNITTE
SECTYPE,1,BEAM,CSOLID,SHAFT_THICK,
SECDATA,10,18,4

SECTYPE,2,BEAM,CSOLID,SHAFT_THIN,
SECDATA,5,18,4

SECTYPE,3,BEAM,CSOLID,DISK,
SECDATA,74,54,6

!ORIENTATIONKP
K,200,500000,0,800

!!!!MESHING
!LINE1,2
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,1,2,1
LATT,1,,1,,200,,1
LESIZE,ALL,,,4
LMESH,ALL
ALLS

!LINE3
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,3
LATT,1,,1,,200,,2
LESIZE,3,6,,
LMESH,3
ALLS

!LINE4
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,4
LATT,1,,1,,200,,1
LESIZE,4,,,3
LMESH,4
ALLS

!LINE5
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,5
LATT,1,,1,,200,,3
LESIZE,5,,,1
LMESH,5
ALLS

!LINE6
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,6
LATT,1,,1,,200,,1
LESIZE,6,0,,2
LMESH,6
ALLS

!LINE7
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,7
LATT,1,,1,,200,,2
LESIZE,7,6,,
LMESH,7
ALLS

!LINE8
CSYS,0
LSEL,S,LINE,,8,9,1
LATT,1,,1,,200,,1
LESIZE,ALL,,,3
LMESH,ALL
ALLS

/ESHAPE,1
EPLOT

!!!LAGER_RADIAL-COMBIN214

ET,2,214   
KEYOPT,2,2,1

TYPE,2
R,1,70000,70000   !RADIALE STEIFIGKEIT DER LAGER, 70000 N/mm

!FIXED NODES
N,10000,35,-50,0
N,20000,495,-50,0

!FESTLAGER
E,2,10000    !COMBIN214-ELEMENT ERZEUGEN
D,2, ,0, , , ,UX  !SPERRUNG DES FREIHEITSGRADES IN AXIALRICHTUNG

!LOSLAGER
E,221,20000  !COMBIN214-ELEMENT ERZEUGEN

!!!KUPPLUNG_RADIAL-COMBIN214

R,1,654,654   !STEIFIGKEIT KUPPLUNG 654 N/mm
!FIXED NODE
N,30000,0,-50,0

E,1,30000

nummrg,all
FINISH

Danke fürs Lesen!   

[Diese Nachricht wurde von Rob4587 am 19. Jun. 2014 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP