基于ANSYS-APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于ANSYS

【技术实现步骤摘要】
基于ANSYS
‑
APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法


[0001]本专利技术属于航空
，涉及航空轴承的保持架设计，具体涉及一种基于ANSYS
‑
APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法。

技术介绍

[0002]保持架是航空轴承的重要组成零件，尤其对于航空轴承dn值(轴承内径mm*转速rpm)高达2
×
106mm
·
rpm,由于保持架受到高速离心效应的影响，与低速状态下的运动有所不同，保持架会存在不相等且与转动速度相关的前后行波频率，保持架可能发生共振的频率数目增多，而保持架又受到多种周期性的干扰，高速转动时更易激发共振，造成破坏。外界激励影响引起的保持架结构发生共振是航空发动机轴承的保持架断裂的主要原因之一,随着航空发动机技术的发展，轴承的保持架结构设计也越来越得到关注。
[0003]保持架结构设计参数如保持架宽度、内径、外径、减重孔、重量等，其对于轴承的运转稳定性都有重要影响。但同时也需要考虑保持架在高速工况环境下的振动问题。通过文献查询，目前主要有两种方法，一种方法是通过模态分析的方法计算保持架在静止状态下的低阶固有频率，提供给转子系统作为设计参考；第二种方法是参照转子动力学方法把保持架按照环状件进行前、后行波计算动频，但步骤相对复杂，对于轴承结构设计不够快速和便捷。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于ANSYS
‑
APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，解决现有技术中的预测方法难以兼顾预测精度和预测速率的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种基于ANSYS
‑
APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤1，根据轴承的保持架的结构参数创建轴承的保持架的三维模型,并将三维模型导入ANSYS软件中。
[0008]步骤2，基于ANSYS
‑
APDL语言确定保持架的材料并对保持架进行网格划分。
[0009]步骤3，基于ANSYS
‑
APDL语言确定保持架的最高转速。
[0010]步骤4，基于ANSYS
‑
APDL语言确定模态求解方法和模态数量，计算无阻尼固有频率。
[0011]步骤5，基于ANSYS
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APDL语言确定有阻尼行波频率，确定激振频率线，确定共振交点。
[0012]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0013](Ⅰ)本专利技术是针对航空轴承在高速离心效应下，保持架的频率变化，并以滚动体的
激励作为激振源，寻找共振交点，基于ANSYS
‑
APDL形成了快速分析的程序，精度高，每次计算仅需要按照保持架的几何模型和工况参数赋值，就可以利用该分析程序计算共振交点，为轴承设计改进提供依据。
[0014](Ⅱ)本专利技术用于预判航空轴承的保持架结构在高速离心效应下的产生共振的风险；通过ANSYS有限元软件的参数化设计语言APDL，输入保持架的几何模型文件、内外圈转速、内沟底径、外沟底径、滚动体直径和数量等参数，就可以建立一种考虑高速离心效应的保持架共振特性预测方法。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施的保持架几何模型导入到ANSYS中的结构模型。
[0016]图2为本专利技术实施的保持架网格划分有限元模型。
[0017]图3为本专利技术实施的保持架固有频率结果清单。
[0018]图4为本专利技术实施的共振曲线交点图形。
[0019]以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，本专利技术中的所有算法、软件和软件中的命令，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的算法、软件和软件中的命令。
[0021]ANSYS指的是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件。
[0022]APDL的全称是ANSYS Parametric Design Language，也被叫做ANSYS参数化设计语言。
[0023]遵从上述技术方案，以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。
[0024]实施例：
[0025]本实施例给出一种基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，该方法包括以下步骤：
[0026]步骤1，根据轴承的保持架的结构参数创建轴承的保持架的三维模型,并将三维模型导入ANSYS软件中。
[0027]步骤1中，所述的轴承的保持架的结构参数包括轴承的保持架的内径、外径、宽度、兜孔直径、兜孔数量、减重孔尺寸以及减重孔数量。
[0028]本实施例中，可以采用三维软件(UG\SOLIDWORK\CATIA)等，并使用有限元软件可识别的标准格式(parasolid)存储到设定的工作目录下。
[0029]本实施例中，基于ANSYS APDL语言，采用PARAIN命令导入步骤一中设定工作目录下的parasolid文件。
[0030]步骤2，基于ANSYS
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APDL语言确定保持架的材料并对保持架进行网格划分。
[0031]步骤2中，具体包括以下步骤：
[0032]步骤201，使用APDL语言中的MP命令，定义多种保持架的材料，并采用CREATE命令创建保持架的材料的宏文件用于后续调用。
[0033]步骤201中，所述的保持架的材料的定义中包括弹性模量、密度和泊松比。
[0034]步骤202，使用APDL语言中的ET命令，定义保持架的单元类型。
[0035]步骤202中，所述的保持架的单元类型定义为solid186单元。
[0036]步骤203，使用APDL语言中的ESIZE命令，对保持架的全尺寸定义网格尺寸，再使用VMESH命令进行网格划分。
[0037]本实施例中，基于ANSYS APDL语言Define确定保持架材料。
[0038]本实施例中，基于ANSYS APDL语言，采用PARAIN导入步骤1中设定工作目录下的parasolid文件。
[0039]本实施例中，赋予上述保持架结构固体结构单元，可选择solid186单元，设定结构全尺寸网格尺寸，进行保持架结构网格尺寸划分，网格尺寸一般控制在滚动体尺寸的1/10以内。
[0040]步骤3，基于ANSYS
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APDL语言确定保持架的最高转速。
[0041]步骤3中，具体包括以下步骤：
[0042]步骤301，定义轴承的工况参数内圈转速Ninter和外圈转速Nouter。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，根据轴承的保持架的结构参数创建轴承的保持架的三维模型,并将三维模型导入ANSYS软件中；步骤2，基于ANSYS
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APDL语言确定保持架的材料并对保持架进行网格划分；步骤3，基于ANSYS
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APDL语言确定保持架的最高转速；步骤4，基于ANSYS
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APDL语言确定模态求解方法和模态数量，计算无阻尼固有频率；步骤5，基于ANSYS
‑
APDL语言确定有阻尼行波频率，确定激振频率线，确定共振交点。2.如权利要求1所述的基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，其特征在于，步骤1中，所述的轴承的保持架的结构参数包括轴承的保持架的内径、外径、宽度、兜孔直径、兜孔数量、减重孔尺寸以及减重孔数量。3.如权利要求1所述的基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，其特征在于，步骤2中，具体包括以下步骤：步骤201，使用APDL语言中的MP命令，定义多种保持架的材料，并采用CREATE命令创建保持架的材料的宏文件用于后续调用；步骤202，使用APDL语言中的ET命令，定义保持架的单元类型；步骤203，使用APDL语言中的ESIZE命令，对保持架的全尺寸定义网格尺寸，再使用VMESH命令进行网格划分。4.如权利要求3所述的基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速预测方法，其特征在于，步骤201中，所述的保持架的材料的定义中包括弹性模量、密度和泊松比。5.如权利要求3所述的基于ANSYS
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APDL考虑高速离心效应的保持架共振特性快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：公平，高文君，王文雪，刘振侠，迟杰，张杰铭，朱鹏飞，张丽芬，刘振刚，胡剑平，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：