一、簡介

　　SAMTECH公司是世界著名的有限元軟件SAMCEF的開發商及供應商，公司成立于1986年，專注于機械系統仿真、數值分析和多學科優化等領域。25年來，SAMTECH憑借其強大的技術實力、專業的技術團隊及完善的服務體系贏得了全球眾多工業用戶及科研用戶的青睞。2007年10月成立的SAMTECH公司北京代表處是SAMTECH公司在中國地區的分支機構，全面負責SAMTECH軟件在中國的推廣，以及軟件的技術服務工作。

　　轉子動力學分析是判斷航空發動機運行穩定性和可靠性的重要依據，也是提高系統效率、延長使用壽命以及實現系統優化設計的技術和理論基礎。SAMCEF FOR ROTOR是專業的轉子動力學分析軟件，通過對轉子、定子和連接部件等各種結構的分析，評價結構的動力學穩定性和設計可靠性。在航空發動機設計分析領域有著廣泛應用，是世界范圍內最著名的商用轉子動力學軟件，包含多種轉子模型的定義，如圖1、圖2所示。

　　二、模型及其他

　　1.一維模型：梁-剛性盤-彈簧模型

　　轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。一維模型，如圖3所示。

　　2.二維模型：傅里葉多諧波軸對稱模型

　　轉子采用2D傅里葉多諧波單元模擬，可以準確地描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創建更精細的計算分析模型，還非常適合于葉片數量較大的轉子模型。二維模型，如圖4所示。

　　3.三維模型：(多級)循環對稱模型或3D模型

　　轉子采用3D有限元實體單元模擬，可以更詳細、更精確地描述發動機的幾何特性，能夠使計算結果更準確。這種模型更適用于結構彎扭振動耦合作用明顯時，或者葉輪、風扇等較復雜的幾何模型。三維模型，如圖5、圖6所示。

　　4.連接部件

　　連接部件，包括：軸承、密封和線性軸承單元;考慮了壓力、齒形和錐度角的齒輪單元模型;滾動軸承、滑動軸承、動壓軸承和靜壓軸承;建立在傳遞函數上的電磁軸承;非線性Bushing套管單元(多用途);擠壓油膜阻尼器和結構阻尼器，如圖7所示。

　　5.基礎和支撐機構

　　既可以精確建模又可以等效為質量、剛度與阻尼的系統，從而做出整體系統分析，同時考慮整個系統的動力學特性。轉子和靜子可以是不同維度的模型，SAMCEF FOR ROTOR為聯用不同模型提供了的特殊銜接單元，此特有功能也為用戶在軟件使用過程中提供了極大的便利，如圖8所示。

　　三、常用分析類別

　　(1)臨界轉速計算——計算轉子系統在不同基頻下的特征值，同時得到相應的位移、動量、應變能和動能的分布，并且可以自動輸出坎貝爾圖(Campbell’s Diagrams)和奈奎斯特圖(Nyquist’s Diagram)。

　　(2)線性諧響應分析——載荷可以是同步載荷(如結構不平衡力)或非同步載荷(如重力、旋轉流體力等)。

　　(3)非線性諧響應分析——考慮非線性支撐、軸承間隙等非線性因素的諧響應分析。

　　(4)非線性瞬態響應分析——系統啟動和終止過程中的加速與減速分析，可以考慮如葉片損傷斷裂等瞬態沖擊力造成的非平衡力效應。

　　(5)超單元的生成和恢復(子結構法)——通過等效縮減剛度、質量和阻尼矩陣，應用動態超單元降低模型的規模，常用于分析大型復雜的結構或者系統整體分析，如圖9所示。

　　SAMCEF FOR ROTOR軟件考慮了轉子動力學設計的特殊難點問題，能夠準確描述整個轉子系統的動力學行為，確保計算的準確性和可靠性。其中，主要考慮的問題有：陀螺效應;結構剛化和軟化;結構阻尼;彎扭振動耦合;連接部件作用。

　　四、軟件主要特色

　　(1)豐富的建模選擇——根據用戶分析需求和偏好，SAMCEF FOR ROTOR軟件為用戶提供了多種建模選擇。其中，傅立葉多諧波模型和3D多級循環對稱模型，更是為用戶創造了極大的便利。

　　(2)整體結構分析——SAMCEF FOR ROTOR即能夠進行單一轉子部分的分析，又可以實現轉子靜子整體結構分析，其,包含的特殊銜接單元可以使不同維度模型的聯用成為可能，極大地提高了工作效率。

　　(3)全備的分析類型——用戶可以根據分析目的，在靜態分析、模態分析、臨界轉速及穩定性分析、線性及非線性諧響應分析(動平衡)、瞬態分析以及超單元運用等各項分析功能中靈活選擇，使研發過程得心應手。

　　(4)精準高效的算法——SAMCEF FOR ROTOR在開發過程中非常注重軟件的運行效率，一系列算法既可以保留默認，又可以由用戶根據需求自行選擇，在保證工作效率的同時使結果具有更高的精確性。

　　(5)便捷的后處理程序——轉子動力學分析往往需要復雜的結果后處理，SAMCEF FOR ROTOR為用戶充分考慮了這一點。豐富的輸出結果選項可以讓用戶得到所有后續可能應用到的結果，各種圖表的自動繪制功能允許用戶方便快捷地查看結果。