MADYN转子动力学分析

2013-06-17  by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM  来源:仿真在线

MADYN是一款世界著名的大型专业转子动力学分析软件,被广泛应用于各个行业的设计、工程分析、仿真计算中。MADYN为客户提供完整的转子机械动力学解决方案,同时也是全球唯一一款将最高级和最完善的转子动力学、扭转振动、液膜轴承以及磁性轴承分析程序集成一体协同仿真的软件。MADYN可以解决复杂的旋转机械评估问题,为客户提供无与伦比的解决方案,让用户可以在连续、集成的环境下为最复杂的转子-轴承-齿轮系统建模和分析 。目前,MADYN广泛应用于能源、军事、汽车、化工、航天航空、电子、医学、日用生产等领域。

1.MADYN 软件的主要应用领域

MADYN适用于各种旋转机械,例如微型气动涡轮、发电厂站的大型涡轮发电机、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、压缩机、膨胀机、泵、增压器、液力变矩器、风机、喷气发动机、离心分离机械,微型计算机硬盘里的电机和主轴、雷达伺服系统、同步电机的动力传动系统,以及铀浓缩车间的齿轮箱等。包括Siemens、BP、Alstom、ABB等众多旋转机械制造商和用户利用这些模块进行设计、性能预测、失效分析和诊断维修。

在中国,ABB公司采用了MADYN来设计并计算三峡水轮发电机组轴系稳定性、临界转速及动态响应计算,为三峡工程的顺利竣工提供了技术帮助。在风机行业,陕鼓“应用国际最先进的MADYN程序对轴承的动静态性能、转子不平衡响应及转子扭曲振动进行详细计算,提高了准确和可靠性” 。

2.MADYN 软件的特色

    1.基于长期的理论研究和实践验证

    2.面向工程实际的模型库

    3.有效处理液膜轴承

    4.颇具特色的磁性轴承

    5.强大的求解能力

    6.丰富的后处理

    7.好学易用的用户界面

    8.一个模型可进行多个分析

3.MADYN 软件的功能
 
功能齐全的建模模块

MADYN内置了独特而强大的建模模块,以处理各种复杂的转子包括各类轴承、液膜转子、悬挂有弹性部件的轴以及各种轴承支撑。通用有限元程序获取力——位移传递函数后,一般的外壳结构也可以做为轴承支撑。模型库主要包括以下几类:

    1.轴

    2.轴对称子单元

    3.弹性联轴器

    4.齿轮

    5.通用轴承

    6.径向液膜轴承

    7.浮环轴承

    8.磁性轴承

    9.通用弹簧

   10.通用动态轴承支座

   11.流体

    此外,对于特殊模型,提供特殊了的建模方法:

    1.复合轴,比如发电机线圈

    2.温度相关的材料

    3.应力计算时考虑切口系数的单元

    4.轴向偏置的弹性支座

    5.通过接口由文本文件导入转子数据

4 . 强大的求解能力

软件基于有限元方法,采用了Timoshenko梁理论,并利用了4阶Hermit单元来模拟转子系统的的弹性、惯性和陀螺效应。软件可求解阻尼和非阻尼状态下的临界转速、模态、稳定性、不平衡响应和瞬态响应。

    1、静力学分析

    重力

    齿轮载荷

    静态力

    静态力组合

    2、特征值分析

    3、频响分析

    不平衡反应

    简谐力相应

    谐波激励

    4、瞬态分析

    瞬态力相应分析

    瞬态基础加速度相应

    瞬态载荷组合

    5、参数变量分析

    临界速度图

    Camphell 图

    刚度和阻尼变化图

    FCP 抗扭刚度变化图

    丰富的后处理

    MADYN 提供详细而丰富的后处理:

    1.绘图详细且具有针对性,包括完整的信息并提供可选的复杂信息说明

    2.模型分层显示:轴承、轴、联接、齿轮、系统

    3.力、力矩、应力、变形结果的显示(沿轴向结果)

    4.时间相关变形的详细说明

    5.共振曲线(可选择方向,主轴轨道,相对振动)

    6.特征值的分析的图表

    7.参数分析的图表

    8.瞬态相应曲线
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    功能齐全的液膜轴承模块

    内置了由德国内燃机协会赞助研发的软件包ALP3T,可准确计算层流和紊流情况下的各种液膜系数。

    可分析3种情况下的液膜轴承载荷:

    1.流速稳定、力可变

    2.流速可变、力稳定

    3.流速可变、力可变

    提供三种分析方法来计算静平衡状态下的液膜系数:

    1.绝热分析:液膜温度固定。

    2.非绝热分析:热量有损失。

    3.DIN表查值:根据DIN建立表格,插值得出流体系数

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    特色的磁性轴承模块

    可在任意位置通过定义各方向的传感器和激励器来定义磁性轴承。 磁性轴承包括三种控制器:

    1.模拟信号

    2.数字信号

    3.等效模拟信号

    采用了MATLAB控制系统工具箱和信号处理工具箱,保证了MADYN求解效率和准确性。 
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友好的操作界面

    1.快速帮助提示

    2.鼠标自动跳转功能

    3.操作简单快捷

    4.快速模型显示

4.模块说明

目前软件包括三个模块,一个基本模块,和2个附加模块。
 
转子动力学基本模块:

软件基于有限元方法,可求解横向振动、扭转振动、轴向振动、临界转速分析、不平衡响应分析、阻尼特征值分析及转子稳定性分析、瞬态分析及非线性分析。可以考虑陀螺效应的影响、轴承的影响、基础的影响及密封的影响及齿轮的影响等。
 
液膜轴承模块

对液膜轴承在动压、静压和动静压混合状态下的径向滑动性能进行完整预测,可用来评估液膜轴承和整个转子系统。
 
    磁性轴承模块

    设计并评估此磁性模块。
 
旋转机械系统经常在机器运转时候发生振动,振动的害处是产生了噪音,减低了机械的工作效率;严重的振动会使软件断裂,造成事故。MADYN能为旋转机械的优化设计、提高效率、保证安全、减少故障和延长寿命提供理论和技术上的支持与保障。

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