Диаграмма кэмбелла для вала с колесом

[Flint_ru 59]

26.02.2017 в 13:29, Shoko сказал:

Теперь первая гармоника не пересекает первую критическую частоту, а идет рядом очень близко  

Пара замечаний, не относящихся к методике расчета. 1. Вы не радуйтесь, что у вас нет пересечения. Запас должен быть как по оборотам, так и по частоте. Т.е. от оборотной кратности на диаграмме ваши частоты должны иметь запас как по горизонтали ( обороты), так и по вертикали ( частота). 2. По критериям - попробуйте найти в API 617.  Там вроде было. Если надо - могу загрузить. У меня есть 8 редакция, 2014г.

[AlexKaz 1 839]

По итогам разборок, от автоматического построения диаграммы Кэмпбелла в WB отказался. У меня выдаёт не сопоставимые с ручным построением значения. По крайней мере, до поры до времени не буду трогать.

Считаю частоты детальки поочерёдно на ряде частот вращения, в modal analysis можно врубить corioliss и spin softening, что даст поправку в частотах.

В static так и не понял, зачем имеется возможность включать corioliss. Возвращает нулевые перемещения, деформации и напряжения. Т.е. в статике corioliss вырубаю чтобы не путаться.

 

Собсна, разборки возникли в попытках понять что выдают для схожего анализа LS-DYNA и ЛОГОС. Все три кода на авто диаграмме Кэмпбелла выдают разное..., так что эталона в вычислялках нет. А, ну и в Логос вообще нет никакого автопостроителя...

Изменено 20 декабря 2022 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 479]

7 часов назад, AlexKaz сказал:

У меня выдаёт не сопоставимые с ручным построением значения.

Это аналитика для вала с диском или что-то другое?

[AlexKaz 1 839]

8 часов назад, soklakov сказал:

Это аналитика для вала с диском или что-то другое?

Не, ручное - это задать в статике частоту вращения, найти напряжения, посчитать модальный с престресс.

А аналитику найти сложно. Из найденного, разве что есть Биргер (или Бидерман) Бормана - по нему я диплом писал, там (а точнее, в дипломе есть допссылки и конкретизация уравнений и постановок) есть простые аналитические задачи с прямой и обратной прецессией валов. Валы там простые квазиосесимметричные, могут быть с анизотропией и дефектами.

А есть общий случай для условного бруса - типа лопатка, которая как некое тело может быть закреплена, но геометрически на экране живёт отдельно от вала и вообще ни секунды не осесимметричное тело. Вал  тут не интересен, а интересны частоты бруса. И как следствие - как МКЭ-код ловит эти частоты. Вот тут сложнее с аналитикой, нашёл только статью Sisto, F., Chang, A., & Sutcu, M. (1983). The Influence of Coriolis Forces on Gyroscopic Motion of Spinning Blades. Journal of Engineering for Power, 105(2), 342. doi:10.1115/1.3227421 

Изменено 21 декабря 2022 пользователем AlexKaz

[AlexKaz 1 839]

В общем, по диаграмме в АНСИС. Или ставим korioliss в статике и рисуем диаграмму Кэмпбелла автоматом, или не ставим korioliss в статике и рисуем диаграмму вручную. Я не понимаю, какие частоты строятся на диаграмме, если Korioliss в статике вырубить, а диаграмму построить. Вот бы кто ответил.

 

Ну, и вот. Взял произвольный кусок бруса на куске условного вала почти как на рисунке выше и смотрю эволюцию 10 частот (а кривых 11, т.е. кто-то нашёл доп. частоту) в ANSYS, ЛОГОС и LS-DYNA. Элементы самые простые - 4-х узловой тетраэдр (если взять 10-уловые квардатичные, nj немного частоты подвинутся, но не кардинально)..

LS-DYNA здесь по факту видит только частоты на нулевой скорости вращения, все прямые горизонтальные линии (которые слегка не горизонтальны - т.е. там какой-то учёт скорости всё же есть) - это в основном её результаты; также если выбрать неверный тип элемента в дайне, то можно очень сильно ошибиться в частотах. Возможно, глюк в дайне как обычно привязан к системе единиц.

Говорить про "правильность" частот наверное нет смысла - это условные частоты из разных кодов, которые да близки друг другу, но к реальной роторной динамике могут не имеет отношения вовсе. Это всё надо бы оценивать по натурным экспериментальным данным.

 

Изменено 21 декабря 2022 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 479]

7 часов назад, AlexKaz сказал:

есть общий случай для условного бруса - типа лопатка, которая как некое тело может быть закреплена, но геометрически на экране живёт отдельно от вала и вообще ни секунды не осесимметричное тело.

Это конечно здорово, но может сначала совпасть для осесиммтречной задачи с аналитикой? Или это уже сделано, там типа не сложно?

Я к тому, что для мкэ геометрия же последнее дело, неважное. Сошлись в осесимметрии, поменяли геометрию и почти спокойны за результат.

1 час назад, AlexKaz сказал:

Я не понимаю, какие частоты строятся на диаграмме, если Korioliss в статике вырубить, а диаграмму построить. Вот бы кто ответил.

"Какие-какие... Неправильные" (с) добряк.

 

Частоты без учёта сил Кориолиса. То есть частоты с ошибкой. Как расчёт в малых перемещениях - это результат с ошибкой, но которая часто мала.

Вот и силы Кориолиса часто малы, но не для роторов с большой скоростью вращения. Хотя, думаю, диск тоже важен, чтобы разницу видеть, гироскопический эффект так сказать.

[Борман 2 389]

Я вот вспоминаю, еще в каком-то ансисе с номером из одной цифры строил ДК.

В какой-то книжке было аналитическое решение для вала (наверное невесомого) с колесом с эксцентриситетом.

Ну и я слепил в сисе с помощью балки и точечной массы такую модельку и считал ДК.

И вот как сейчас вспоминаю все офигенно сошлось и по прямой прецессии и по обратной.

[AlexKaz 1 839]

23.12.2022 в 21:40, Борман сказал:

И вот как сейчас вспоминаю все офигенно сошлось и по прямой прецессии и по обратной.

Так то СЧ вала. Есть гибкий вал, есть жёсткий вал, есть теория для первой-второй частот, есть МКЭ, который совпадает по результатам с теорией. Есть положительные и отрицательные СЧ и их водопад, на котором частоты могут менять знак от скорости вращения. Вроде бы ничего необычного. Но первой и второй СЧ жизнь не ограничивается.

Изменено 26 декабря 2022 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 479]

6 часов назад, AlexKaz сказал:

Но первой и второй СЧ жизнь не ограничивается.

Я правильно понял, что у вас с аналитикой сходятся только первые две частоты и вам этого мало?

Помню, кажется, частоты преданапряженного вала сравнивали с аналитикой. Первая хорошо, вторая плохо, дальше совсем никак. Дело оказалось в том, что аналитика на балке Бернулли, а в мкэ Тимошенко по дефолту. Переключив мкэ на Бернулли совпадение было достигнуто.

Добыть аналитику для балки Тимошенко не удалось.

6 часов назад, AlexKaz сказал:

есть теория для первой-второй частот

А, наверно, всё-таки, неправильно понял.

[AlexKaz 1 839]

27 минут назад, soklakov сказал:

Я правильно понял, что у вас с аналитикой сходятся только первые две частоты и вам этого мало?

Просто масса на валу - так там больше двух первых частот вроде не найти никак.

Думаю, мне уже не остро актуально. Была хотелка увидеть аналитику не для точечной массы на роторе, а для лопатки сложной формы (в целях верификации ЛОГОС, LS-DYNA, ANSYS). У произвольной свои моменты инерции, множество своих частот и форм.

Логос и ANSYS вроде справились, LS-DYNA тупит. Возможно, это кому-нибудь в будущем пригодится. Вроде всё на этом.

 

[Борман 2 389]

@AlexKaz

вот эта книга https://disk.yandex.ru/d/WMLO_-5Me3HGT (параграф. 79, стр. 324).

Не помню только что у меня с чем сошлось.

 

 

[AlexKaz 1 839]

Второе изложение от современников Кэмпбелла

Прокофьев К.А. Вибрация деталей судовых турбоагрегатов, 1966 Том 2

Скрытый текст

В книге изложены методы расчетов и экспериментального исследования вибрации деталей судовых турбоагрегатов.

Скрытый текст

Рассматриваются основы прикладной теории колебаний упругих систем, необходимые для понимания физических процессов, происходящих при вибрации, и вопросы вибрации лопаток судовых турбин, как то: определение частот колебаний, способы настройки лопаток, расчет динамических напряжений и методы экспериментальных исследований вибрации лопаток в работающих турбинах.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников заводов, конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов, а также может служить учебным пособием для аспирантов и студентов кораблестроительных вузов.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Основные понятия прикладной теории упругих колебаний
Глава I. Свободные колебания системы с одной степенью свободы
§ 1. Колебания линейной системы без трения
§ 2. Колебания системы с трением
§ 3. Системы с нелинейной зависимостью восстанавливающей силы от смещения
Глава II. Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы
§ 4. Колебания линейной системы без трения
§ 5. Другие случаи действия возмущающих сил
§ 6. Влияние сил трения на вынужденные колебания
§ 7. Вынужденные колебания нелинейной системы без трения
Глава III. Системы с несколькими степенями свободы
§ 8. Свободные колебания системы без трения
§ 9. Свободные колебания системы с трением
§ 10. Вынужденные колебания системы с дцумя степенями свободы
§ 11. Крутильные колебания валов
§ 12. Вынужденные крутильные колебания
§ 13. Теория динамического гасителя колебаний
Глава IV. Свободные колебания систем с распределенной массой
§ 14. Поперечные колебания прямолинейного стержня постоянного сечения
§ 15. Поперечные колебания стержня переменного сечения
§ 16. Крутильные колебания валов постоянного сечения
Глава V. Вынужденные колебания системы с распределенной массой
§ 17. Поперечные колебания стержней
§ 18. О вынужденных колебаниях системы при прохождении через резонанс
Глава VI. Колебания дисков
§ 19. Различные типы и формы колебаний дисков
§ 20. Тангенциальные колебания
§ 21. Радиальные колебания дисков
§ 22. Изгибные колебания дисков
Глава VII. Автоколебания упругих тел
§ 23. Определения и общие замечания
§ 24. Автоколебания, вызываемые аэродинамическими силами
§ 25. Флаттер

ЧАСТЬ ВТОРАЯ Вибрация лопаток судовых турбин
Глава VIII. Специфические условия работы лопаток судовых турбин
§ 26. Требования, предъявляемые к лопаткам при проектировании судовых турбин
§ 27. Анализ факторов, влияющих на динамическую прочность лопаток
Глава IX. Определение частот свободных колебаний одиночных лопаток
§ 28. Лопатки постоянного сечения
§ 29. Лопатки переменного сечения
§ 30. Экспериментальные методы определения частот колебаний
Глава X, Определение частот свободных колебаний пакетов лопаток
§ 31. Пакет лопаток постоянного сечения
§ 32. Пакет лопаток переменного сечения
§ 33. Изгибно-крутильные колебания пакетов лопаток, связан-ных проволокой
§ 34. Настройка пакетов лопаток
Глава XI. Вибрационные напряжения в лопатках и пакетах лопаток
§ 35. Аналитический метод определения вибрационных напряжений в лопатках и пакетах лопаток
§ 36. Экспериментальные исследования напряжений в одиночных лопатках и пакетах лопаток
Глава XII. Определение демпфирующих свойств лопаточных материалов и конструкций пакетов лопаток
§ 37. Внутреннее рассеяние энергии колебаний в лопаточных материалах
§ 38. Рассеяние энергии колебаний в конструкции лопаток
Глава XIII. Усталость лопаточных материалов и конструкций
§ 39. Усталость материала
§ 40, Влияние различных факторов на усталостную прочность лопаток
§ 41. Машины для испытания на усталость
Глава XIV. Динамические напряжения в лопатках при парциальном впуске пара
§ 42. Основные зависимости для определения деформаций и напряжений
§ 43. Экспериментальные исследования
§ 44. Расчет лопаток на динамическую прочность
Глава XV. Влияние крутильных колебаний роторов турбин на динамическую прочность лопаток
§ 45. Расчет крутильных колебаний ротора, вызываемых зубчатой передачей
§ 46. Зависимость динамических напряжений в лопатках от амплитуды крутильных колебаний ротора турбины
§ 47. Экспериментальные исследования крутильных колебаний ротора и тангенциальных колебаний лопаток
§ 48. Расчет лопаток на динамическую прочность
Глава XVI. Методы экспериментальных исследований вибрации лопаток в работающих турбинах
§ 49. Исследование вибрации лопаток в работающих турбинах на стенде и в эксплуатации
§ 50. Тензометрический метод
§ 51. Оптический метод
§ 52. Акустический метод
§ 53. Постоянный контроль за динамическими напряжениями в лопатках турбин во время эксплуатации
Приложение
Литература

https://mash-xxl.info/page/032062018235129191053005085040108253165125186252/

djvu есть в сети.

Изменено 27 декабря 2022 пользователем AlexKaz

[AlexKaz 1 839]

21 час назад, AlexKaz сказал:

Логос и ANSYS вроде справились

Только при условии, как писал выше - для элементов 1-го порядка. Для 2-го порядка пусть будет сюрпризом.

[Jesse 967]

20.12.2022 в 14:48, AlexKaz сказал:

Считаю частоты детальки поочерёдно на ряде частот вращения, в modal analysis можно врубить corioliss и spin softening, что даст поправку в частотах.

В static так и не понял, зачем имеется возможность включать corioliss. Возвращает нулевые перемещения, деформации и напряжения. Т.е. в статике corioliss вырубаю чтобы не путаться.

а что такое этот corioliss в Ansys? что делает эта опция?

[AlexKaz 1 839]

3 часа назад, Jesse сказал:

а что такое этот corioliss в Ansys? что делает эта опция?

Это дополнительное ускорение, действующее на каждый узел (или бесконечно малую массу в МДТТ). Качественно описано в Тарг Теоретическая механика, небольшое описание есть и в моём дипломе.

[Jesse 967]

22 минуты назад, AlexKaz сказал:

Это дополнительное ускорение, действующее на каждый узел (или бесконечно малую массу в МДТТ). Качественно описано в Тарг Теоретическая механика, небольшое описание есть и в моём дипломе.

 

Вот тут пишут, что эта опция напрямую связана с учётом гироскопики для вращающихся роторов.

А то что у вас выше в обычной линейной статике с активной этой опцией получались нулевые перемещения/напряжения легко объяснить: сила Кориолиса - это про силы инерции (силы кориолиса) при движении тела во вращающейся системе отсчёта. В статике нет движения, значит нет и силы соотв-но :-)