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Hallo Liebe ANSYS-Community,

Ich bin aktuell dabei ein Radialverdichterrad in ANSYS Workbench 19.0 auszulegen.
Nach der Strömungssimulation möchte ich nun eine Statisch-Mechanische Analyse durchführen um die Verformung bei einer gewissen Drehzahl und Temperatur zu ermitteln. Bei der Implementierung der Belastung aufgrund der Rotation komme ich jedoch leider auf keine grünen Zweig.
Mein bisheriger Ansatz war das Rad in der Mitte bei der Wellenbohrung zu fixieren und mittels Rotationsgeschwindigkeit die Belastung aufzubringen. Jedoch würde das ja bedeuten das das Rad an der Wellenbohrung still steht und sich die umliegenden Verdichterschaufeln drehen was bei der Analyse natürlich zu sehr großen Verformungen und zum Versagen führt.
Im Abaqus gibt es eine Funktion bei der das Programm nach Eingabe der Drehzahl automatisch die Radialbelastungen ermittelt. Gibt es solch eine Funktion auch im Ansys? Bis jetzt hab ich leider noch nichts gefunden.
Oder ist mein Ansatz völlig falsch und ich kann bei einer statisch-mechanischen Analyse diese Belastung nicht implementieren?

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Also ich würde keine statische-Mechanische Analyse durchführen, denn bei einem Radialverdichterrad liegt eine dynamische Beanspruchung vor.
Bei Ansys wird in der transienten Anlayse über Joints eine Wellenlagerung definiert und zuzätzlich eine Drehbewegung.
Bei einer Fixierung werden übrigens alle Freiheitsgerade gesperrt, man würde dann ein blockiertes Rad simulieren.

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Hallo Werner,

natürlich kann man ganz einfach die Lasten der Radialbeschleunigung aufgeben.

Randbedingungen
--> Trägheitslasten
--> Rotationsgeschwindigkeit
--> Maßeinheiten eventuell auf U/min

Fertig.

Hierfür brauchts im ersten Schritt keine transient dynamische Analyse. Viel kritischer sehe ich die Eigenfrequenzen.

Bitte Coriolis Effect einschalten und die EFs im Campbell Diagramm auf schnittpunkte mit den Arbeitsfrequenzen checken.

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Gruß
Jens

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Radialverdichter.PNG

Danke schon mal für die schnellen Rückmeldungen.

Mit Trägheitslast -> Rotationsgeschwindigkeit hatte ich es wie oben erwähnt ja bereits probiert.

Dabei habe ich die innere Fläche der Bohrung für die Welle mit einer externen Verschiebung fixiert. Das hat jedoch zur folge das sich diese Fläche nicht mehr bewegen kann was dazu führt das der Kern des Verdichterrades still steht und die umliegenden Schaufelräder mit 100000rpm drehen. Dies führt natürlich zu großen Verformungen bzw. Versagen der Struktur.

Wenn ich die Rotation der Innenfläche um die Drehachse jedoch nicht sperre, konvergiert die Lösung nicht da sich das Rad ja wegdrehen würde. Also wäre es für mich interessant nur die Radial wirkenden Kräfte die aus der Drehbewegung resultieren  aufzubringen. Im Abaqus gibt es dafür die Funktion "Radiale Last" bei der man die Drehzahl eingibt und das Programm automatisch die Radialenkräfte ermittelt! Deshalb wollte ich mich informieren ob es im Ansys eine ähnliche Funktion gibt da ich bisher nichts gefunden habe.

Oder gibt es eine Möglichkeit in der Struktur-mechanischen Analyse das Bauteil so zu lagern das die Drehbewegung nicht gesperrt ist und das Programm trotzdem eine Lösung ermitteln kann?

Nebenbei ein Bild des Verdichterrades!

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Wie bereits schon erwähnt:

Die Innenfläche über Joints / Verbindung ->  Körper - Lagerung / body to ground -> Rotation

lagern.
Zu finden unter Kontakte.

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Selbst wenn die Bohrungs-Innenfläche komplett festgehalten wird, sehen die Knoten an der Stelle in einer statisch-mechanischen Analyse keine Lasten aufgrund irgendwelcher "Geschwindigkeitsdifferenzen", es liegt schlicht zu viel Steifigkeit in Radialrichtung vor, als ob unendlich steif mit einer nicht vorhandenen Welle verklebt wäre.

Wenn die Verschraubung nicht berücksichtig wird, ist es am einfachsten, ein mit der Drehachse konzentrisches zylindrisches Koordinatensystem aufzuspannen und dann bspw einfach eine umlaufende Kante (bspw Innenkante Bohrung) am Verdichtereinlass axial und tangential festzuhalten. Da brauchts keine Joints und auch keine externen Verschiebungen o.ä.

Der Hinweis, sich auch mal Frequenzen anzuschauen ist sinnvoll.

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Doppelt, sorry.

[Diese Nachricht wurde von DeeJot am 11. Jun. 2018 editiert.]

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Danke DeeJot! Genauso ists....

Solche Analysen von Rotoren werden immer statisch mechanisch durchgeführt.
(Zumindest kenne ich niemanden der sowas wirklich dynamisch mit drehendem Netz rechnet)

Auch Abaqus rechnet dies kein bisschen anders.

Beste Grüße
Jens

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Gruß
Jens

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