MADYN轉子動力學分析

2013-06-17  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

MADYN是一款世界著名的大型專業轉子動力學分析軟件,被廣泛應用于各個行業的設計、工程分析、仿真計算中。MADYN為客戶提供完整的轉子機械動力學解決方案,同時也是全球唯一一款將最高級和最完善的轉子動力學、扭轉振動、液膜軸承以及磁性軸承分析程序集成一體協同仿真的軟件。MADYN可以解決復雜的旋轉機械評估問題,為客戶提供無與倫比的解決方案,讓用戶可以在連續、集成的環境下為最復雜的轉子-軸承-齒輪系統建模和分析 。目前,MADYN廣泛應用于能源、軍事、汽車、化工、航天航空、電子、醫學、日用生產等領域。

1.MADYN 軟件的主要應用領域

MADYN適用于各種旋轉機械,例如微型氣動渦輪、發電廠站的大型渦輪發電機、蒸汽輪機、燃氣輪機、水輪機、壓縮機、膨脹機、泵、增壓器、液力變矩器、風機、噴氣發動機、離心分離機械,微型計算機硬盤里的電機和主軸、雷達伺服系統、同步電機的動力傳動系統,以及鈾濃縮車間的齒輪箱等。包括Siemens、BP、Alstom、ABB等眾多旋轉機械制造商和用戶利用這些模塊進行設計、性能預測、失效分析和診斷維修。

在中國,ABB公司采用了MADYN來設計并計算三峽水輪發電機組軸系穩定性、臨界轉速及動態響應計算,為三峽工程的順利竣工提供了技術幫助。在風機行業,陜鼓“應用國際最先進的MADYN程序對軸承的動靜態性能、轉子不平衡響應及轉子扭曲振動進行詳細計算,提高了準確和可靠性” 。

2.MADYN 軟件的特色

    1.基于長期的理論研究和實踐驗證

    2.面向工程實際的模型庫

    3.有效處理液膜軸承

    4.頗具特色的磁性軸承

    5.強大的求解能力

    6.豐富的后處理

    7.好學易用的用戶界面

    8.一個模型可進行多個分析

3.MADYN 軟件的功能
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功能齊全的建模模塊

MADYN內置了獨特而強大的建模模塊,以處理各種復雜的轉子包括各類軸承、液膜轉子、懸掛有彈性部件的軸以及各種軸承支撐。通用有限元程序獲取力——位移傳遞函數后,一般的外殼結構也可以做為軸承支撐。模型庫主要包括以下幾類:

    1.軸

    2.軸對稱子單元

    3.彈性聯軸器

    4.齒輪

    5.通用軸承

    6.徑向液膜軸承

    7.浮環軸承

    8.磁性軸承

    9.通用彈簧

   10.通用動態軸承支座

   11.流體

    此外,對于特殊模型,提供特殊了的建模方法:

    1.復合軸,比如發電機線圈

    2.溫度相關的材料

    3.應力計算時考慮切口系數的單元

    4.軸向偏置的彈性支座

    5.通過接口由文本文件導入轉子數據

4 . 強大的求解能力

軟件基于有限元方法,采用了Timoshenko梁理論,并利用了4階Hermit單元來模擬轉子系統的的彈性、慣性和陀螺效應。軟件可求解阻尼和非阻尼狀態下的臨界轉速、模態、穩定性、不平衡響應和瞬態響應。

    1、靜力學分析

    重力

    齒輪載荷

    靜態力

    靜態力組合

    2、特征值分析

    3、頻響分析

    不平衡反應

    簡諧力相應

    諧波激勵

    4、瞬態分析

    瞬態力相應分析

    瞬態基礎加速度相應

    瞬態載荷組合

    5、參數變量分析

    臨界速度圖

    Camphell 圖

    剛度和阻尼變化圖

    FCP 抗扭剛度變化圖

    豐富的后處理

    MADYN 提供詳細而豐富的后處理:

    1.繪圖詳細且具有針對性,包括完整的信息并提供可選的復雜信息說明

    2.模型分層顯示:軸承、軸、聯接、齒輪、系統

    3.力、力矩、應力、變形結果的顯示(沿軸向結果)

    4.時間相關變形的詳細說明

    5.共振曲線(可選擇方向,主軸軌道,相對振動)

    6.特征值的分析的圖表

    7.參數分析的圖表

    8.瞬態相應曲線
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    功能齊全的液膜軸承模塊

    內置了由德國內燃機協會贊助研發的軟件包ALP3T,可準確計算層流和紊流情況下的各種液膜系數。

    可分析3種情況下的液膜軸承載荷:

    1.流速穩定、力可變

    2.流速可變、力穩定

    3.流速可變、力可變

    提供三種分析方法來計算靜平衡狀態下的液膜系數:

    1.絕熱分析:液膜溫度固定。

    2.非絕熱分析:熱量有損失。

    3.DIN表查值:根據DIN建立表格,插值得出流體系數

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    特色的磁性軸承模塊

    可在任意位置通過定義各方向的傳感器和激勵器來定義磁性軸承。 磁性軸承包括三種控制器:

    1.模擬信號

    2.數字信號

    3.等效模擬信號

    采用了MATLAB控制系統工具箱和信號處理工具箱,保證了MADYN求解效率和準確性。 
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友好的操作界面

    1.快速幫助提示

    2.鼠標自動跳轉功能

    3.操作簡單快捷

    4.快速模型顯示

4.模塊說明

目前軟件包括三個模塊,一個基本模塊,和2個附加模塊。
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轉子動力學基本模塊:

軟件基于有限元方法,可求解橫向振動、扭轉振動、軸向振動、臨界轉速分析、不平衡響應分析、阻尼特征值分析及轉子穩定性分析、瞬態分析及非線性分析。可以考慮陀螺效應的影響、軸承的影響、基礎的影響及密封的影響及齒輪的影響等。
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液膜軸承模塊

對液膜軸承在動壓、靜壓和動靜壓混合狀態下的徑向滑動性能進行完整預測,可用來評估液膜軸承和整個轉子系統。
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    磁性軸承模塊

    設計并評估此磁性模塊。
 
旋轉機械系統經常在機器運轉時候發生振動,振動的害處是產生了噪音,減低了機械的工作效率;嚴重的振動會使軟件斷裂,造成事故。MADYN能為旋轉機械的優化設計、提高效率、保證安全、減少故障和延長壽命提供理論和技術上的支持與保障。

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