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SimXpert计算叶片动频

作者:Simwe    来源:MSC    发布时间:2012-10-12    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛


1 概述

叶片动频是指转子叶片在发动机工作状态下的自振频率。以前常使用Patran + MSC.Nastran SOL106求解,求解设置为一个非线性稳态分析工况与一个模态分析工况,二个工况都使用相同的旋转条件和约束条件。此外,建模时还通常会根据结构的对称性,简化建模过程。

SimXpert作为MSC推出的新款前后处理器,已不在界面上支持创建SOL106分析任务。本文将介绍如何在SimXpert计算叶片动频。

2 求解序列介绍

既然SimXpert已不支持SOL106,那么用哪个求解序列来分析叶片动频问题呢?答案是SOL400。

MSC.Nastran SOL400提供了功能强大的高级非线性求解功能。它在集成了著名非线性软件Marc的许多非线性功能,在处理非线性问题的能力上、性能上高于SOL106。因此,用SOL106处理的问题,都可以在SOL400上得到很好的解决,而且SOL400还能处理SOL106无法解决的问题。

SOL 400最大的好处是提供了链式分析、耦合分析两种模式,用户可以很方便地进行各种非线性分析及耦合分析,如考虑预加载的振动分析、热机耦合分析等。而各个载荷步易于控制,还可以为每个载荷步设置不同的求解参数以提高分析精度与效率。

实际上,Patran也可以实现SOL400的前后处理。但是MSC Nastran SOL400是一个相对较新的求解序列,Patran对它的支持并不是十分完美。

SimXpert是MSC主推的新一代统一仿真环境。它对SOL 400的支持非常好,而且在它的模型浏览器内,可以方便地进行SOL400分析任务创建与设置,如设置分析参数、载荷步、载荷作用时间、输出请求等。

3 SimXpert软件操作

SimXpert的结构工作区(Structures Workspace)支持SOL 400。本文以下所述操作,都是在结构工作区内进行。

请注意,叶片的建模通常是要考虑对称性的。这里存在一个问题,即SimXpert没有提供创建循环对称(Cyclic Symmetry)约束的界面,用户只能在界面上依靠创建铰支、固支、MPCs等以等效循环对称约束。但是SimXpert支持直接读入Patran DB文件和Nastran输入文件,所以用户也可以在Patran添加循环对称约束后,导入到SimXpert中。本文不讲述具体创建约束的过程。只专注于介绍分析任务的创建。

叶片Demo模型,截图如下:

模型上施加旋转力(Rotational Force)和约束,示意如下:

为后续操作方便,将它们都放在一个边界条件集合(LBC Set)内,如下图所示:


3.1 创建分析任务

在结构工作区,在模型浏览器的模型树上右击以弹出右键菜单,点击“Create new Nastran Job”,创建分析任务。


创建分析任务

需要注意的是,这里不要选中“Create Default Job Layout”。因为我们稍后要自行指定分析任务布局。

在“Load Cases”上右击以弹出右键菜单,点击“Create Loadcase”创建工况(即Patran里的Subcase)。注意,要选择Analysis Type为“Nonlinear Static”。这里我们不选择“Auto Select LBC Set”,因为稍后要自行指定。


创建工况

然后,我们要在这个工况下创建稳态的载荷步(Load Step)以及模态分析的载荷步。创建载荷步的方法是,在“Load Steps” 右击以弹出右键菜单。我们可以看到有两种载荷步:耦合载荷步(Coupled Loadstep)和普通载荷步(Loadstep)。耦合载荷步只用于热机耦合。而此例中的叶片动频不考虑热的因素,所以只用普通载荷步即可。叶片动频是考虑在稳定工作状态(叶片旋转)下的模态,所以应当先令模型处于工作状态再进行模态分析,即第一个分析类型选择“Nonlinear Static”,第二个选择“Normal Modes”。操作如下:


创建载荷步

   
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