请教蓝博士关于曲轴飞轮和离合器是连成一体的曲轴动力学问题

cicotin

蓝博士，您好
        请教蓝博士，我做曲轴动力学分析，我的曲轴飞轮和离合器是连成一体的，我可以用有限元方法和excite联合做曲轴动力学吗？
        如果可以用有限元的话，离合器部分的网格应该怎么来画呢，是不是要简化呢？

        谢谢蓝博士


                                                                                                                                      cicotin     edit

mingzhangjie

我觉得可以用EXCITE+有限元软件进行你的轴系动力学分析.
  曲轴飞轮和离合器是连成一体的,那么建模应该更方便,直接做成一个体就行.

  至于离合器部分的网格疏密,则视你的研究重点而定,如果你重点分析曲轴动应力或者滑动轴承润滑的话,那么
离合器部分的网格可以化得稀疏一些.

呵呵,有点越俎代刨了,还是请蓝博士指点吧

DrLan

mingzhangjie说得很好

mechiel_chang

我在处理离合器连接在曲轴上的时候，可以将离合器组件作为一个点质量通过nastran中的rbe2单元绑定到飞轮上，保证此点质量的质量参数与惯量参数即可。另外，请问蓝博士对于计算曲轴飞轮端转速波动，这样处理是否得当？计算转速波动的话，曲轴前端橡胶减震器的刚度阻尼参数还需要设置么？能否建立前端减震器模型简单的与曲轴节点合并？

DrLan

可以将离合器组件作为一个点质量通过nastran中的rbe2单元绑定到飞轮上，保证此点质量的质量参数与惯量参数即可。
蓝：仅做各拐分析时，离合器的简化定义是可以的。不过能做成网格就更好了。

另外，请问蓝博士对于计算曲轴飞轮端转速波动，这样处理是否得当？
蓝：仅是飞轮扭转自由度分析时，简化质点处理基本上问题不大。但做飞轮弯曲自由度分析（飞轮摆动）时，简化质点可能不好。

计算转速波动的话，曲轴前端橡胶减震器的刚度阻尼参数还需要设置么？
蓝：轴系分析的任何时候，都得将减振器模型做好。

能否建立前端减震器模型简单的与曲轴节点合并？
蓝：hub可以，但ring必须按要求做。

mechiel_chang

1 我对轴系仿真的主要目的就是想得到飞轮离合器的转速波动 ，从而为变速箱仿真提供激励条件，那么采用点质量应该是可以的吧？
2 发动机缸体及机油盘我画了十节点四面体单元，请问Dr.lan，excite处理十节点四面体单元有无问题？
3 缸体主轴承处采用十节点四面体单元，主轴承约束副如果用nonl或者end2的话，单元边界上的中间节点是否也应设置成aset？
4 机油盘频响计算时，我想将机油盘与缸体分成不同的部件在excite中组装，缸体那部分是否可以采用四节点四面体单元以节省计算成本，而机油盘采用十节点，这样对机油盘响应的精度有较大影响吗？另外，如果仅为了得到机油盘的响应，在处理主轴承连接副时可否直接使用revo？
谢谢蓝博士的指教！

DrLan

1 我对轴系仿真的主要目的就是想得到飞轮离合器的转速波动 ，从而为变速箱仿真提供激励条件，那么采用点质量应该是可以的吧？
蓝：如果是这样，直接使用EXCITE Designer的扭振计算，方便快捷结果也挺好，把飞轮离合器在各转速下的角速度时域曲线给变速箱计算的人就行，一天就可以干完。

2 发动机缸体及机油盘我画了十节点四面体单元，请问Dr.lan，excite处理十节点四面体单元有无问题？
蓝：虽然不好，影响计算精度，但没有太大的问题。另外计算时间会很长。

3 缸体主轴承处采用十节点四面体单元，主轴承约束副如果用nonl或者end2的话，单元边界上的中间节点是否也应设置成aset？
蓝：不用了。否则改4点四面体好了，轴瓦做成7圈或9圈的，轴颈也对应做成7或9个中间点，我觉得这样更可取。

4 机油盘频响计算时，我想将机油盘与缸体分成不同的部件在excite中组装，
蓝：后来我发现这样做不是很好，因为EXCITE的螺栓Joint不是很好定义。

缸体那部分是否可以采用四节点四面体单元以节省计算成本，而机油盘采用十节点，这样对机油盘响应的精度有较大影响吗？
蓝：为防止耦合出现精度上的问题，还是按我上面说的吧，把网格尺寸缩短一倍，使用4点四面体，主轴瓦做成7圈或9圈的，轴颈也对应做成7或9个中间点。

另外，如果仅为了得到机油盘的响应，在处理主轴承连接副时可否直接使用revo？
蓝：主轴承用revo，太简化了。因为要对轴承孔做RBE2才出得来孔的中心点，所以主轴承孔的刚度被过分硬化了，会对曲柄连杆机构力的传递带来精度上的影响。虽然计算总可以进行，但我不建议。我的建议是主轴瓦都用多圈形式的。

mechiel_chang

感谢Dr.lan的回答。不过我还有些疑问希望与您交流：
1 请问：采用十点四面体计算精度按有限元原理来说应该高于四点四面体，当然在单元数相同的条件下十点四面体的自由度数大量的激增，我觉得这只是个计算成本的问题，同样是柔性体的缩减得到质量阵及刚度阵，十点四面体精度会高些，而在excite中只是利用了缩减后的子结构模型，您说十点四面体计算精度不高是被哪些因素影响了呢？
2 您说用四点四面体在轴承座圈处画7圈或9圈aset，我想是否就是为了克服四点四面体单元刚度过硬的缺陷？如果使用7圈或者9圈，那么在nonl约束副中轴向的刚度分配比例如何添？
3 原来听您教给我们在机油盘频响计算时，把机油盘作为独立的柔性体在excite中组装，并在对应连接处模拟螺栓即可，我正好想按这个思路进行计算，您上面说发现这样不是很好，螺栓不好定义，现在我们研究院可以使用5.0了，5.0中不是有专门的螺栓副么？能否较好的处理这个问题？如果实在不行是否还是得讲机油盘与缸体连接成一个整体，不过那样单元数就大量增加了。

DrLan

你提的问题的确很好。

1 请问：同样是柔性体的缩减得到质量阵及刚度阵，十点四面体精度会高些，而在excite中只是利用了缩减后的子结构模型，您说十点四面体计算精度不高是被哪些因素影响了呢？
蓝：一般在同样密度的情况下，当然10点4面体精度高。但是由于二阶中间点的出现，使得轴瓦表面保留节点自由度的定义出现麻烦。如果不保留这些中间点的自由度的话，EXCITE耦合的主轴承力的传递就不连续。我们总部工程师说这样没有关系，但我个人不喜欢这样的定义，特别是要map出节点油膜分布力，再计算静力学的轴承盖接触问题时，不连续的力会使静力学计算结果出现不连续的麻点状的接触力分布。当然如果把中间点的自由度也保留下来，就不会有什么问题了。

2 您说用四点四面体在轴承座圈处画7圈或9圈aset，我想是否就是为了克服四点四面体单元刚度过硬的缺陷？如果使用7圈或者9圈，那么在nonl约束副中轴向的刚度分配比例如何添？
蓝：七圈的1：2：3：5：3：2：1，
九圈的1：2：2：4：4：4：2：2：1。
当然要仔细研究轴承时，应改用EHD计算，就避免上述假设比例产生的误差了

3 原来听您教给我们在机油盘频响计算时，把机油盘作为独立的柔性体在excite中组装，并在对应连接处模拟螺栓即可，我正好想按这个思路进行计算，您上面说发现这样不是很好，螺栓不好定义，现在我们研究院可以使用5.0了，5.0中不是有专门的螺栓副么？
蓝：你用新版的了，我还要亲自试试才知道。老版的螺栓不好定义。

能否较好的处理这个问题？如果实在不行是否还是得讲机油盘与缸体连接成一个整体，不过那样单元数就大量增加了。
蓝：油底壳的单元一般也不会特别多吧。噪声恢复时，只写出油底壳的结果就行。

mechiel_chang

谢谢蓝博士的回答，很清楚明了！我计算过程中还得多和您交流！谢谢……

cicotin

感谢蓝博士及各位大师的精彩回答^_^，受益匪浅！