大型专业转子动力学分析软件MADYN

MADYN作为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是瑞士Delta JS公司开发的新一代软件包，为客户提供专业的转子－轴承－齿轮系统分析，以便更好地评估各种转子系统。MADYN可以解决最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。

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。

某压缩机轴系建模

MADYN软件起源于德国达姆施塔特工业大学（Technical University Darmstadt, Germany）加工动力学研究所（Institute for Machine Dynamics），该研究所于1970年开始从事转子动力学的基础研究。1983年，工业版的MADYN开始在全球各大企业、科研单位以及大学使用并广受好评。其后，MADYN不断发展，尤其在求解非线性方面取得令人瞩目的突破。

MADYN能够分析最复杂的旋转系统。它的包括以下三个主要模块：

• 转子动力学模块
• 液膜轴承模块
• 磁性轴承模块

转子动力学模块

软件基于有限元方法，将转子类比于结构分析中的梁，采用了Timoshenko梁理论，并利用了4阶Hermit单元来模拟转子的弹性以及惯性，包括陀螺效应。典型的转子－齿轮－轴承系统应该是所有的轴是平行的，MADYN充分利用这点来增强了自己的使用性能。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
   • 谐和力相应
   • 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

液膜轴承模块

模块对层流、紊流状态下的动压、静压和动静压混合径向滑动以及止推轴承性能进行完整预测。内置ALP3T软件包用来计算流体力，该软件包基于Navier －stokes方程解。

模块允许3种方法来定义液膜轴承载荷：

• 流速稳定、力可变
• 流速可变、力稳定
• 流速可变、力可变

分析类型包括：

• 绝热分析：液膜温度固定。
• 非绝热分析：热量有损失。
• DIN表：根据DIN建立表格，表格会计算出液膜的温度。

液膜轴承模块产生的计算结果包括：

1. 承载压力 / 轴颈位置
2. 方位角
3. 粘滞损失
4. 恢复力矩
5. 流量要求
6. 稳定性（轴承涡动）
7. 阻尼系数
8. 间隙和压力分布
9. 热平衡和温升

磁性轴承模块

磁性轴承是通过定义传感器、激励源、测量方式、磁引力和控制器来实现。传感器和激励源通常有不同的轴向定位。也就是说不能像液膜轴承那样安装在一个单独轴肩，必须至少多于一个轴肩。测量方式一般采用的是测量位移，也可以测量速度。有时候也可以采用两个控制环分别控制位移和速度，这种类型的磁性轴承必须由两个轴承来定义。

可通过3种方式定义磁性轴承控制器

• 模拟信号控制器
• 数字信号控制器
• 等效模拟信号控制器

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. 径向液膜轴承
6. 浮环轴承
7. 通用弹簧
8. 通用动态轴承支座
9. 流体

此外，它还提供了一些特殊的模型：

1. 复合材料做成的轴，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. 通过通用的位置指示系统可定义标准,独立于系统的负载 
6. 通过接口由文本文件导入转子数据

MADYN 提供丰富的后处理：

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

MADYN是由MATLAB和C语言一起编译而成的可执行文件，高级编程语言MATLAB用来编制数据管理程序及图像的输入输出，同时，某些求解过程也借鉴了MATLAB成熟的求解语法，比如，在磁轴承模块中，就直接采用了MARLAB控制系统工具箱和信号处理工具箱，从而保障了MADYN求解效率和准确性。MADYN不要另外安装MATLAB就可以使用。

MADYN 全球客户

Atlas Copco , ABB, Dresser Rand, MAN TURBO, Shaanxi Blower Factory, Siemens PGI, Robert Bosch GmbH, Alstom, MAN, Apollo, Ansaldo, Leybold
Voith,Ormat Systems, TGM Kanis Turbinen GmbH, Blass Consulting, DMT, Dornier, Holec, ISAD, Lust Antriebstechnik, MTU, PGW, S2M, Schenck, Sulzer, Troexler, VA Tech Hydro

系统要求：

操作系统	处理器	磁盘空间	内存
WINDOWS XP WINDOWS 2000, SP 3 or 4 WINDOWS NT 4.0 (SP 5 or 6a)	Pentium III, IV, Xeon, Pentium M Athlon, Athlon XP, Athlon MP	至少2 GB 推荐10 GB	512 MB

实用案例分析——电动齿轮压缩机

模型

静态分析

模态分析

瞬态分析

实用案例分析——蒸汽涡轮

模型

静态分析

参数分析

中仿科技公司作为瑞士DELTA JS公司的大中华区总代理（包括台湾、香港、澳门），希望MADYN能给您和您的工作带来帮助。MADYN作为一款优秀的、功能强大的工程仿真软件，目前已经为许多的科学研究人员、工程技术人员、教育工作者以及学生提供了无与伦比的帮助。如果您希望了解关于MADYN软件的更多详细情况，请及时与我们联系。

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