Диаграмма Кэмпбелла

[Борман 2 396]

Кстати, вопрос аффтару. Если и будет построена ДК хоть в каком-то виде, то как на основании ДК будут делаться какие-то выводы ? История хранит ответы на эти вопросы ?

[Fedor 1 625]

Думаю, что тут как с гитарной струной в зависимости от натяжения собственная частота меняется, так и при разных угловых скоростях будут разные частоты у вращающегося тела. Где-то тут уже обсуждали подобное...

[clon6 2]

Нашел отчет по предыдущей работе. Вычислены (мною) были первые 20-ть собств. частот. Соотв. по оси Y откладывались эти частоты и проведены горизонтальные линии им соответствующие. По оси Х указана рабочая частота двигателя и проведены 3 вертикальных линии (одна рабочая и две +-10%). Самое основное идут под наклоном линии К1........K24 называемы гармониками. Гармоника К4 должна лежать ниже собств. частоты двигателя и т.п. Короче вставить сюда не получилось.

Вопрос только знающим людям - каков принцип задания гармоник на диаграмме Кэмпбелла? (она же резонансная)

 

[Fedor 1 625]

http://en.wikipedia.org/wiki/Campbell_diagram  

 

"Analytically computed values of eigenfrequencies as a function of the shaft's rotation speed" 

campbell diagram ansys  - наберите в поисковике, там навалом информации как ее строить

[Fedor 1 625]

Campbell, Wilfred (1924). "Protection of Steam Turbine Disk Wheels from Axial Vibration".   Лучше Кэмбелла  никто не знает, а эту книжку можно найти в сети :)

[Борман 2 396]

каков принцип задания гармоник на диаграмме Кэмпбелла?

Эти лучи строятся в осях Гц-Гц, или в Гц-обороты_в_мин или т.п. с соответствующей поправкой.

Поскольку врубаться в задачу вы не хотите, то просто стройте лучи y=x, y=2x, y=3x... y=24x. Авось получится что-нибудь похожее на что-нибудь.

[clon6 2]

Да что ж такое, вместо какой то полезной информации идет мне объяснение куда я чего хочу куда врубаться куда не врубаться ) 

Гармоники строяться не так, 24 -я гармоника, обращая внимание на две диаграммы, идет по углом 45 -остальные (первая вторая и т.п.) видимо пропорционально этому углу. Но это предположение...Если прчтет человек, который знает как правильно строить гармоники буду рад комментарию.

 

Спасибо.

[Борман 2 396]

Пропорционально углу 45 градусов ?

[Fedor 1 625]

Имманентная логика вроде такая - Рисуется  прямая  линия углового вращения на картинке в википедии это омега/60 и тогда будет под 45 градусами. Выходит из нуля при остановленном вращении. Типа у=х . Дальше надо иметь собственные частоты, при вращении они будут функциями типа y=у1(x)... Если вращения нет, то скаляры - собственные числа. Все это рисуется для того, чтобы убедиться, что рабочие режимы вне резонансов. Для скаляров проще отметить на числовой оси  точки и смотреть просто по ним , а когда как в струне собственные частоты зависят от усилий, то удобнее по двухмерной картинке . Коль у Вас объект неподвижен, то просто рисуете горизонтальные линии соответствующие собственным частотам и наклонную прямую. коэффициент наклона зависит от согласования по физике частот и оборотов . Как-то так похоже :)

[Fedor 1 625]

Математическая суть это графическое решение уравнений Fi(x)=x  где Fi(x) - собственная частота как функция оборотов  x  

[Jesse 977]

Нужно построить диаграмму Кэмпбелла для вала центробежного многоступенчатого насоса, а так как я новичок в этой тематике, то нужно оживить данный топик :-)

Критические частоты собираюсь считать в МКЭ. При этом моё ПО не позволяет посчитать изменённые частоты с учётом гироскопических моментов, прецессии и прочих няшностей автоматизировано как в Femap/Ansys. Времени на изучение этих программ нет, так что думаю выкрутиться следующим образом:

1) Моё ПО позволяет извлечь деформированную форму из статического анализа, так что на первом этапе считаю линейную статику, где к валу приложена сила тяжести, извлекаю деформированную модель;

2) на искривлённой модели вала считаю преднапряжённый модальник, т.е. делаю несколько расчётов СЧ с разными частотами вращения вала.

3) соединяю точки, строю диаграмму Кэмпбелла.

 

Вроде бы всё понятно, решил отработать на "игрушечной" модельке..
Вот такой простенький вал с одной ступенью в центре. Жёсткое защемление по всем ст. своб. на торцах.

 

Прогиб в статике. Извлекаю деформированную форму

Преднапряженный вращением модальник искривлённой модели вала. 1-я частота ~12 Гц

 

Модальник без нагрузки искривлённой модели вала, Модальник без нагрузки исходной (прямой) модели вала, а также преднапряженный модальник исходной модели вала дали примерно одинаковую первую собственную частоту ~10.5 Гц.
Т.е. вроде как метода работает, частота сдвинулась: если говорить языком МКЭ, то искривлённая модель внесла необходимые корректировки в матрицу масс, а преднапряжение - в матрицу жёсткости (что-то похожее давно обсуждали в топике с Графской пружиной).

Но вот с этими вилками уже непонятка получается..

26.08.2013 в 19:50, Борман сказал:

"вилки", которые выходят из оси Y. 

не удаётся получить эти самые вилки. Пробовал нагружать вращением по часовой и против часовой стрелки: по моей логике в одном случае частоты должны быть расти относительно расчёта с прямым валом, в другом - падать. Но частоты получаются ровно те же самые...

  

27.08.2013 в 07:08, Борман сказал:

Это называется прямая и обратная прецессии. Именно по-этому пара кривых, сходящихся в нуле, одна вверх, другая вниз. При таком прецессионном движении начинают учитывать момент (сил) который возникает, когда колесо вместе с валом прецессиирует. Этот момент называют гироскопическим. При прямой прецессии этот момент препятствует потери устойчивости вращения вала. Опасным является гироскопический момент при обратной прецессии, который тянет вал наружу - способствует потере усточивости. 

Про моменты сил вообще не понятно..
В моём скудном понимании при вращении тела с неуравновешенной массой возникают дополнительные силы инерции, которые в случае вала приводят к его колебаниям (нутация). А гироскопический момент по идее должен всегда препятствовать потере устойчивости (сильной раскачке) вала, т.е. должен стремиться возвращать в исходное положение.
Буду рад если погрузите меня в физику процесса :-)

 

Народ, что думаете насчёт методики в целом? Имеет ли право на жизнь? Или она априори неверна?

 

 

Изменено 2 мая пользователем Jesse

[AlexKaz 1 848]

1 час назад, Jesse сказал:

не удаётся получить эти самые вилки.

Суть явления вилки в том, что частота на нижней ветке вилки падает, иногда вплоть до нуля. Способом выше такой эффект потери жёсткости нельзя получить никак.

1 час назад, Jesse сказал:

Буду рад если погрузите меня в физику процесса :-)

Книжки: теория колебаний. В них есть глава про аналитический расчёт частот ротора с тонким диском, в том числе с эксцентриситетом. И прямая, и оьратная прецессия.

 

На эту тему можно даже глянуть мой бакалаврский диплом, выложен на researchgate - там мною решалась подобная задача, и приведена вся литература для начала погружения.

Изменено 2 мая пользователем AlexKaz

[Jesse 977]

20 минут назад, AlexKaz сказал:

На эту тему можно даже глянуть мой бакалаврский диплом, выложен на researchgate - там мною решалась подобная задача

шо т не гуглится.. Искал по тегу "researchgate александр казанцев диаграмма кэмпбелла")

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Суть явления вилки в том, что частота на нижней ветке вилки падает, иногда вплоть до нуля. Способом выше такой эффект потери жёсткости нельзя получить никак.

ну да. у меня жёсткость только растёт, получается.. и частота увеличивается. А как кстати физически/по сопромату объяснить изменение частоты? Ну по аналогии как мы говорим, что для оболочек при увеличении толщины СЧ растёт, т.к. изгибная жёсткость растёт ~ кубу толщины, а масса ~ первой степени толщины. Вот в таких вот терминах сможете объяснить изменение частоты при увеличении вращения ротора?)

 

@AlexKaz самое главное.. каков итог по расчёту МКЭ? только в Ansys/Femap/Abaqus лезть? выкрутиться никак? 

[Orchestra2603 241]

2 hours ago, Jesse said:

шо т не гуглится..

это? https://www.researchgate.net/publication/346595579_Dynamics_of_powered_electrical_engine_for_river_vessel

2 hours ago, AlexKaz said:

На эту тему можно даже глянуть мой бакалаврский диплом,

Я тоже почитаю, если вы не против, именно в этой теме не особо шарю.

Изменено 2 мая пользователем Orchestra2603

[Борман 2 396]

@Jesse

я уже плохо помню все тонкости, на кажется твоя модель не совсем та что надо. У тебя колесо находится в середине вала, поэтому при изгибе вала само колесо не поворачивается, а только смещается от оси. Кажется это было важно.

Вот статейка вроде на нужную тему

https://poznayka.org/s69931t1.html

 

Вилки получается если отрицательные иксы отразить симметрично относительно Y

[AlexKaz 1 848]

11 часов назад, Jesse сказал:

А как кстати физически/по сопромату объяснить изменение частоты?

Если просто - наложение сил в виде синусоид, возникает аналог биений. Конкретика есть в Бидерман или Пановко, Теория колебаний.

[Jesse 977]

22 часа назад, Борман сказал:

У тебя колесо находится в середине вала, поэтому при изгибе вала само колесо не поворачивается, а только смещается от оси. Кажется это было важно.

потестил со смещённым колесом.. Если коротко, то печаль))
В модальнике прикладываю вращение в разные сторона, частота та же.

Пробовал даже "гнуть в разные стороны" - извлекать деформированные модели, когда уск. своб. падения направлено вверх и вниз. В модальниках частота та же, без изменения..

@Борман@AlexKazну что ж, если выкрутиться никак, будем осваивать Ansys. Чё ещё остаётся делать?!))))
Вроде какие-то видосики есть на ютюбе.
Спс за овтеты)

[ДОБРЯК 607]

39 минут назад, Jesse сказал:

если выкрутиться никак, будем осваивать Ansys.

А что еще остается делать. В Ансис точно частоты будут разные, даже не сомневайтесь...

[ДОБРЯК 607]

@Jesse может быть эта тема вам поможет понять почему частоты не меняются...

https://cccp3d.ru/topic/83522-%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0-%D0%BA%D1%8D%D0%BC%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D0%B0-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B0-%D1%81-%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BE%D0%BC/?ysclid=lvrjkzdpez476841118

[ДОБРЯК 607]

26.08.2013 в 19:50, Борман сказал:

Частоты нужно извлекать определенным образом. Это не классический modal-prestress анализ.

В МКЭ это классический modal-prestress анализ. Из МКЭ вы получаете только матрицу масс и матрицу жесткости.

На этом МКЭ заканчивается. Дальше решайте как хотите. Вот Федор решает квадратное уравнение и получает первые собственные частоты.:=)

Вопрос только в том какие силы нужно задать, чтобы получить начальные напряжения и как эти силы зависят от частоты вращения. Дальше матрица начальных напряжений суммируется с матрицей жесткости. Естественно данное суммирование меняет жесткость конструкции.

Поэтому и говорят про преднапряженный модальный анализ. Основной вопрос какие силы нужно приложить в зависимости от частоты вращения, прежде чем делать статический анализ. 

Но вы этот вопрос не освещает. Это ваше право не подумайте, что у меня есть какие то претензии.

Изменено 4 мая пользователем ДОБРЯК