Перейти к публикации

Роторная динамика в NX Nastran: Решение задачи разными методами


Рекомендованные сообщения

Здравствуйте!
Осваиваю расчет роторной динамики в NX Nastran. Моделирую тестовый ротор.

Вот такой  

Model.thumb.png.03ed73e47f19d9715f46b474f195a763.png

Hide  

 

В качестве подшипников использую элементы CBUSH - обычные Фемаповские пружины.
Строю диаграмму критических скоростей. Я не включил продольные формы колебаний в эту диаграмму для упрощения понимания.

Диаграмма Кэмпбелла  

5a8c1e915ba0f_Webp.net-resizeimage(1).png.8a2968456c0c916acdd3ab69681032d8.png

Hide  

 

После этого рассчитываю отклик от дисбаланса (ETYPE = 1). Считаю модальным и прямым методом (Modal - SOL111, Direct - SOL108).
Для модального метода использую фиксированную и вращающуюся системы координат (REFSYS - FIX/ROT).
Задаю вязкоупругое демпфирование в подшипниках и структурное для всей модели, через PARAM,G,.04.
Рассчитываю случаи для прямой и обратной прецессии ротора (через изменение фазы нагрузки DAREA с 90 на -90).
Нагрузки для прямой и обратной прецесии
И получаю не совсем понятные результаты (перемещения узла №20 в котором приложена нагрузка от частоты):

 

1. Модальный расчет в фиксированной КС для прямой прецессии - результаты похожи на правду - пики на частотах 3, 15, 35 и 78 Гц соответствуют пересечениям линии 1P диаграмме Кэмпбелла (правда крит. скорости соответствуют обратной а не прямой прецессии).

Отклик зависит от демпфирования.

Модальный расчет в фиксированной КС для прямой прецессии  

5a8c1ede14661_Webp.net-resizeimage(2).png.c1e5d9621b4e10d6612dabae98e77d3a.png

Hide  

 

2. Модальный расчет во вращающейся КС для прямой прецессии - получается парабола.

Модальный расчет во вращающейся КС для прямой прецессии  

5a8c1f0dbe27f_Webp.net-resizeimage(3).png.e4f188fca1fd28451eb57fb7590f14c6.png

Hide  

 

Сравнение откликов  

5a8c1f6d36c1f_Webp.net-resizeimage(5).png.c1708d714624068f73dac7061af9fa5a.png

Hide  

 

Для расчета изменил два значения

ROTORD Card  
Было
ROTORD         1      1.      1.     100     FIX     -1.      HZ      HZ+       
+             NO    1.-6               1       1     1.0                +       
+              1       1                                                
Стало
ROTORD         1      1.      1.     100     rot     -1.      HZ      HZ+       
+             NO    1.-6               1       1     0.0                +       
+              1       1                                                

 

Hide  

 

3. Прямой расчет в фиксированной КС для прямой прецессии - пики соответствуют критическим оборотам, но результаты не зависят от значения структурнрго демпфирования - для данного случая структурное демпфирование вообще не учитывается.

Сравнение с модальным методом при одинаковых настройках  

5a8c1f5e7ebe0_Webp.net-resizeimage(4).png.5197a25bd9b384ec2966ae0345d258c2.png

Hide  

 

4. Те же модели для обратной прецессии: неожиданно результаты модального и прямого в фиксированной КС близки с учетом неизбежной неточности модальных расчетов. В модальном рассчете с фрвщающейся КС пики соответствуют линейным (продольным) формам колебаний.

Три метода для обратной прецессии (зеленая и красная линии практически совпадают) 

5a8c1f722d7a1_Webp.net-resizeimage(6).png.6ab8e83c5aff2d307675ebcfaed54040.png

Hide  

 

При составлении файлов руководствовался NX Nastran 11 Rotor Dynamics User’s Guide.
Из всего этого возникают вопросы: что я делаю не так и как добиться получения совместных результатов для трех вариантов анализа модели? И являются ли сами результаты адекватными (для критических скоростей - например 75 Гц диаграмма Кэмпбэлла показывают обратную прецессию, но отклик находится методами прямой прецессии - фаза нагрузки DAREA).
 

Также в файле FRA_(Modal,Fix,Forward)_Var_Bearing.dat, рассчитываю немного изменеррый ротор с частотно зависимыми подшипниками (через свойство PBUSHT). Если изменить значение жесткости в таблице с 1000001 на 1000000 - функция жесткости подшипника от частоты, то модель считается, а в текущем варианте - выдает ошибку.
Как можно учесть нелинейные подшипники для роторной динамики?
 

Таблицы функции жесткости  
Не считает
TABLED2        5      0.                                                +       
+             0.1000000.    100.1000001.ENDT

Считает
TABLED2        5      0.                                                +       
+             0.1000000.    100.1000000.ENDT

 

Hide  

Файлы анализа прикладываю.

Заранее благодарю за помощь!

 

 

 

 

 

Critical Speeds.dat

FRA_(Modal,Fix,Forward).dat

FRA_(Modal,Rot,Forward).dat

FRA_(Direct,Fix,Forward).dat

FRA_(Modal,Fix,Backward).dat

FRA_(Modal,Rot,Backward).dat

FRA_(Direct,Fix,Backward).dat

FRA_(Modal,Fix,Forward)_Var_Bearing.dat

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Проблема частотнозависимых подшипников решилась использованием CBEAR вместо CBUSH (но в документации к NX Nastran заявлено, что можно использовать CBUSH с функциональными зависимостями). Но осталась проблема - при решении прямым методом - SOL108 решатель игнорирует структурное демпфирование - в приложенном примере изменение параметра PARAM,G,.04 не приводит к изменению результата. Отклик получается такой, как при PARAM,G,.0

FRA_(Direct,Fix,Forward)_CBEAR_Damping.dat

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

 попробуйте задать напрямую демпфирование в поле GE для MAT1 и PBUSH

 

Изменено пользователем Arkur
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

По поводу демпфирования в SOL108 подсказали на портале сименс: нужно использовать параметры W3 и W4, как в трансиенте, для перевода структурного демпфирования в вязкоупругое. При этом скорости задаются в карточке ROTORD (возможно через PARAM,W3/PARAM,W4 тоже будет рабоать, но я не проверял). В обоих случаях частоту нужно задавать в радиан/сек. В NX Nastran 11 Rotor Dynamics User’s Guide все это описано в пункте 2.1.4.

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 месяца спустя...

Дополню, что частотозависымые элементы CBEAR можно использовать вместо CBUSH и в статоре модели, для того чтобы настран правильно включил их в расчет их тоже нужно добавить в группу к элементам подшипников, а ID группы прописать в карточке ROTORD.

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Он все расчеты распаралеливает, многопроцессорность обеспечивается из коробки (но вообще там быстродействие намного сильнее зависит от скорости жесткого диска, для средних и больших моделей). Еще есть новая фича - расчет собственных форм и значений на ядрах графической карты, но карта там нужна специальная.

Показать содержимое  

Femap_and_NXNastran_performance_optimization_sda_006.thumb.png.911bc0aa6bc88dc0a5f78d01921755cc.png

Hide  

Вообще для модального транзиента (SOL 111-112) можно заморочиться и освоить рестарт - тогда можно использовать формы, насчитанные при расчете собственных частот, а на это уходит основное количество ресурсов.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

А вы случайно сами не считали SOL129? там действительно при основном расчете используется несколько ядер? Мы используем MSC Nastran и там получилось распараллелить только расчет собственных частот. Это нам не нужно. Основное время тратиться непосредственно на сам расчет SOL129 т.к. вместо рестарта используем суперэлементы

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

С MSC Nastran никогда не работал, о степени загруженности судил по диспетчеру задач. С 129 решателем тоже не работал, он считает переходные процессы прямым и модальным методами?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
31 минуту назад, karachun сказал:

С MSC Nastran никогда не работал, о степени загруженности судил по диспетчеру задач. С 129 решателем тоже не работал, он считает переходные процессы прямым и модальным методами?

SOL 129 - Nonlinear or linear transient response.

23 минуты назад, Mrt23 сказал:

не только Nastran, если Вас это успокоит.)

Я что-то подобное подозреваю, но надеюсь на прогресс:)  Вдруг еще и ускорение на GPU появится...

P.s. А Вы сейчас говорите только про Абакус?

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

да, если говорить о substructure. он тоже пишет что-то про not supported. 129-скорее всего параллелится, НО из-за субструктур...=( уже считает на одном потоке. 

могу ошибаться. @kolo666, расскажите, пожалуйста, что и как там в Nastran. =)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Запустил тестовый расчет 500k DOF в 129 решателе - периодически загрузка восьмиядерного CPU доходит то 100%.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

нет, запустил через bat-файл с параметром smp=8

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
5 часов назад, Mrt23 сказал:

расскажите, пожалуйста, что и как там в Nastran

В Nastran, каждое решение - это набор модулей DMAP, каждый из которых выполняет определенные математические операции, типа декомпозиции матрицы и т.п.

Какой-то модуль поддерживает распараллеливание или использование графического процессора (например, графика AMD и NVIDIA поддерживаются в модуле декомпозиции DCMP и модуле частотной характеристики FRRD1), а какие-то модули не используют эти возможности .. поэтому не совсем правильно говорить о распараллеливании какого-либо решения в целом.

 

Поэтому, в зависимости от того, какой модуль в данный момент работает, т.е. какие математические операции выполняются в данный момент решения, зависит загрузка процессора и графической карты. Причем при наличии цикличности, например, когда на каждом временном шаге создается новая матрица жесткости (мат. операции по которой выполняет соответствующий модуль, который может параллелиться/непараллелиться, или использовать GPU), получаем периодичность, что и наблюдал @karachun:

5 часов назад, karachun сказал:

периодически загрузка восьмиядерного CPU доходит то 100%.

В общем нужно смотреть в гайдах модульную систему решателя, и уже отталкиваться от этого. Но чуткое сердце мне подсказывает, что в sol129, где матрица жесткости обновляется каждую итерацию, особо не оптимизируешь. Ведь как можно параллельно решать задачи, когда каждая последующая зависит от результатов предыдущей?

Поэтому имеем:

7 часов назад, Arkur сказал:

там получилось распараллелить только расчет собственных частот

Как-то так..вообще там очень много всего в этой теме..но надеюсь чем-то помог=)

Изменено пользователем kolo666
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

 @karachun верно подметил

8 часов назад, karachun сказал:

но вообще там быстродействие намного сильнее зависит от скорости жесткого диска, для средних и больших моделей

При быстром SSD прирост производительности реально ощущается, и не только при решении (в несколько раз), но и при создании моделей - работать намного комфортнее потому, что все равно идет обмен с жестким (через папку Stratch).

Но прогресс не стоит на месте, например MSC в APEX пошли несколько иным путем - матрица жесткости создается для каждой детали отдельно, насколько я помню, там нет понятия сшить узлы, вместо этого используется податливое соединение. Таким образом можно параллелить создание глобальной матрицы жесткости - это дает некий прирост производительности для больших сборок.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Еще, насколько я понял из мануалов, для больших моделей можно улучшить скорость решения включив итеративный решатель. Там вроде-бы тоже происходят какие-то фокусы с матрицей жесткости и для решения задачи не нужно собирать матрицу жесткости, а решение происходит поэлементно, но не за раз и точно, а за несколько итераций и с неизбежной погрешностью. Но в 129 решении итеративный решатель не работает.

Показать содержимое  

5af9e58441d43_34224.thumb.png.369d2b1bd69e44ba4c00abb05c620eda.png

Hide  
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 часа назад, karachun сказал:

для больших моделей можно улучшить скорость решения включив итеративный решатель

Только если модель по большей части аппроксимирована объемными элементами с количеством DOF от 1-2кк.

С одними пластинами не прокатит.

Изменено пользователем kolo666
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • Рома калужский
      это код подключения шпинделя как ось "С" но при этом он не перемещает револьверку, т.е. не работает по программе
    • Горыныч
      Еще совет: строить нужно только половину, если модель симметричная, тогда Солид меньше "косячит". И соглашусь с коллегами, идеальный вариант для гладкого построения - два сечения и две направляющие кривые, т.е. 4 управляющие кривые (кромки). При необходимости можно добавлять не только промежуточное сечение, но и направление. Не нужно пятаться построить всю поверхность одним фичером.  Пусть поверхности будут лоскутами, но соединяются по касанию или кривизне. 
    • ДОБРЯК
      Откуда появится смещение центра масс колеса, если колесо сбалансировано.  Жесткий сбалансированный вал, это условие данной задачи. На 4000 оборотах эти силы будут минимальны. Это разговор ни о чем в данной задаче. :=) Но даже если вы абсолютно точно определите эти частоты, с учетом всех сил. Что дальше с этими частотами делать? На основании чего делать вывод о работоспособности изделия? Это в учебной работе получили число, работу приняли и сдали в архив. Какая практическая ценность всех этих уточнений в данном случае?:=)  
    • Борман
      Если еще не поздно... я и сам погрузился бы. Физика такая, для вала с одним колесом... F - это понятно, центробежное смещение центра масс колеса M - момент от центробежных сил, который не появится, если колесо не повернется при изгибе вала. Обрати внимание, что BW-момент выворачивает ось в сторону действия силы F, т.е. при обратной прецессии они действуют сообща, и в этом опасность.   Отсюда будут разные собственные частоты при прямой и обратной прецессиях.  Теперь осталось понять, что такое прямая и обратная прецессии :), и почему момент при них направлен в разные стороны. По первой части вопроса см. мою картинку в этой теме от 27 августа 2013. По второй части вопроса - нужно включать воображение и усердно рисовать на бумажке. Мне пока сложно.    Физика именно такая. Нужно как то оценить величину этого момента и приложить его в софте, который не умеет ДК. А с тестовыми значениями можно и так порешать, и на выходе должна быть вилка. Т.е. F - задает типа "биссектрису" вилки (престресс-модальник), а момент - угол вилки.  
    • boomeeeer
      @anykeyto Я не оператор. Настраивал работу этой функции на токарно-фрезерном, где нужно было позиционировать шпиндель, для нарезания пазов. Что такое G07 не знаю. Вот такой пример для фрезерного станка нашёл   G108 B0; переключение на ось B для управления положением; G68.2 X10 Y10 Z20 I0 J90 K0 Положение заготовки (10,10,20) Угол Эйлера для определения характеристической системы координат; G53.2 Управление направлением инструмента   G109 B0 - отключит режим
    • anykeyto
      Ага, спасибо... А в связке с G07.1 это как работает? Есть детали ,кольца, на которых надо делать по 4 паза. Сейчас программист написал прогу под шаровую фрезу. Там рабочие движеня происходят через одновременное смещение по оси Х и Z... фреза убивается буквально на третьем кольце, да и обработка получаестя фиговой.. На сколько я понимаю надо стремиться к тому, чтобы на 5ти осном станке фреза всегда была перпендикулярна касательной ли самой поверхности. Мне посоветовал как раз цилндрческую интерполяцию, когда ось С преобразуется в плоскость. В мануале к HNC описано эт криво, но в примерах программ как раз сначала включается CTOS и потом G07.1. но дальше как запрограммировать понимания пока нет...  P.S. хочу добавить, что на 5-снике раньше работал только как оператор по готовым программам  на Хенденхайне. А сейчас на новом предприятии на новой для меня стойке нужно все делать с нуля и самостоятельно. С одной стороны интересно, с другой стороны спросить не у кого, в инете инфы по стойке нет от слова совсем, уж тем более видео....  чем это отличается от просто G0 C180? Или это уже будет шпиндель позиционироваться, а не стол?
    • AlexKaz
      Различают жёсткие и гибкие ротора. В данном случае вал жёсткий. Для него соответствуюшая формула. 4000 об/мин = 66.67 Гц, это ни о чём, эффекты для такой частоты почти не скажутся на жёстком роторе. Но проблема в том, что в лопаточных машинах (а насос на скрине наверное лопаточная?) собственные кратны числу лопаток. Я не разбирался в вопросе чтобы что-то здесь советовать. Лучше не спешить и внимательно почитать про модальный в лопаточных. Заодно проверить, а какое нагружение идёт в деталях насоса чтобы корректно выполнить престресс.
    • ДОБРЯК
      Хотите еще и матрицу масс изменить. :=) И сколько килограмм воды будете присоединять?  Опыт правильного моделирования, опыт расчета таких конструкций накапливается десятилетиями. Маловероятно, что кто-то на форуме будет вам объяснять как правильно моделировать, какие КЭ использовать, какие граничные условия задавать и т. д. Вы же всегда уклоняетесь от разговора на эти темы, даже для простых моделей.  Даже если перейдете на Ансис и не разберётесь в том, что он считает это не поможет вам написать грамотный отчет и объяснить грамотному заказчику, что вы там насчитали. Считает расчетчик, а программа это инструмент. Это только в рекламе пишут, что купите программу трехмерного моделирования, сделайте трехмерную модель, потом нажмите одну кнопку и на обычном игровом компьютере все посчитаете. Только в жизни все немножко иначе...:=)
    • Jesse
      Вот что у Биргера: Центробежные силы и индуцированный гироскопический момент зависят от квадрата частоты вращения вала   Хотя уже сама критическая частота зависит только от момента инерции колеса (альфа, бэта, гамма - это прогибы, углы поворота и прочая шелуха), т.е. частота вращения в формулу не входит, а всё определяется только моментом инерции Jm Ну у него рассматривается простая одномассовая система (фактически грузик на пружинке). Думаю поискать публикации.. мб где то раскопали аналитическую зависимость первой и высшей СЧ от частоты вращения для сложных систем. Хотя если выяснится что зависит,  всё равно обоснование придумывать придётся.  Эхх...
    • Fedor
      https://www.litres.ru/book/v-n-faddeeva/vychislitelnye-metody-lineynoy-algebry-65999878/  Ну и классику жанра :) 
×
×
  • Создать...