本發(fā)明涉及一種風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，屬于電器機(jī)械結(jié)構(gòu)的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
主變壓器的風(fēng)機(jī)的振動(dòng)特性一直是研究人員比較關(guān)注的問(wèn)題。風(fēng)機(jī)在高速運(yùn)行過(guò)程中，軌道的不平順及列車運(yùn)行速度的變化引起車體隨機(jī)的振動(dòng)，車體將振動(dòng)能量傳遞到主變壓器風(fēng)道后，其垂向加速度激勵(lì)頻率的頻譜比較寬，主變壓器風(fēng)道在使用過(guò)程中承受具有不同激勵(lì)頻率的垂向加速度載荷，對(duì)于垂向加速度激勵(lì)頻率是否與主變壓器風(fēng)道固有頻率相近或者相同，而引起主變壓器風(fēng)道產(chǎn)生共振，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，導(dǎo)致風(fēng)道產(chǎn)生局部裂紋并進(jìn)一步擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂，這方面研究在國(guó)內(nèi)外還是較少的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，可以快速有效的得到風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中各組成件的形變頻率以及造成形變的力，再通過(guò)諧響應(yīng)分析得到組成件形變的具體點(diǎn)以及可以提供對(duì)組成件進(jìn)行優(yōu)化改造的具體建議，調(diào)整風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的一種風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，該方法針對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的各組成件，根據(jù)其振動(dòng)特性，根據(jù)模態(tài)分析法，提取特定階數(shù)的模態(tài)，得到所述組成件的敏感區(qū)域；在所述敏感區(qū)域上施加激勵(lì)，并分析其諧響應(yīng)曲線，得到需要加強(qiáng)或調(diào)整結(jié)構(gòu)的具體位置形狀，最終通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
所述模態(tài)分析法，提取特定階數(shù)的模態(tài)，具體指采用分塊蘭索斯法、子空間法、能量法或者h(yuǎn)ouseholder-二分-逆迭代算法，提取至少前5階的模態(tài)。
所述組成件的振動(dòng)特性分析，具體過(guò)程為：
首先，建立組成件的實(shí)體模型，對(duì)所述實(shí)體模型建立有限元模型，
其次，設(shè)定模型的材料參數(shù)及物理特性。
優(yōu)化風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整組成件的形狀、增設(shè)加固裝置或者使用更加堅(jiān)固的材料。
通過(guò)組成件的模態(tài)分析，對(duì)其施加加速度激勵(lì)載荷和載荷步后進(jìn)行諧響應(yīng)分析。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
本發(fā)明實(shí)施提供的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，采用模態(tài)分析法，可以快速有效的得到風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中各組成件的形變頻率以及造成形變的力，再通過(guò)諧響應(yīng)分析得到組成件形變的具體點(diǎn)以及可以提供對(duì)組成件進(jìn)行優(yōu)化改造的具體建議，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，可操作性搞，通過(guò)改善組成件的剛度分布，避免共振現(xiàn)象產(chǎn)生，提高各組成件的壽命。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施提供一種風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
該方法針對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的各組成件，根據(jù)其振動(dòng)特性，根據(jù)模態(tài)分析法，提取特定階數(shù)的模態(tài)，得到所述組成件的敏感區(qū)域；在所述敏感區(qū)域上施加激勵(lì)，并分析其諧響應(yīng)曲線，得到需要加強(qiáng)或調(diào)整結(jié)構(gòu)的具體位置形狀，最終通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
所述組成件的振動(dòng)特性分析，具體過(guò)程為：
首先，建立組成件的實(shí)體模型，對(duì)所述實(shí)體模型建立有限元模型，通過(guò)pro／e軟件建立風(fēng)機(jī)的實(shí)體模型，其分布質(zhì)量與實(shí)際一致。所建立的模型簡(jiǎn)化了原有風(fēng)機(jī)模型的某些細(xì)節(jié)特征，以提高隨后有限元前后處理和求解的效率。將風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入hypermesh劃分網(wǎng)格3并利用ansys求解器進(jìn)行計(jì)算。主變壓器風(fēng)機(jī)網(wǎng)格模型采用四節(jié)點(diǎn)四邊形單元shell63。劃分后的網(wǎng)格單元數(shù)是56466個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)是55580個(gè)。
其次，風(fēng)機(jī)組成件有限元模型建立后，給模型設(shè)定材料參數(shù)和物理特性。
所述模態(tài)分析法，提取特定階數(shù)的模態(tài)，具體指采用分塊蘭索斯法、子空間法、能量法或者h(yuǎn)ouseholder-二分-逆迭代算法，提取至少前5階的模態(tài)。
本實(shí)施例中對(duì)于模態(tài)分析方法可采用分塊蘭索斯法，適用于大多數(shù)模態(tài)分析場(chǎng)合，在具有或沒(méi)有初始截?cái)帱c(diǎn)時(shí)同樣有效，可以很好的處理剛體振型，缺點(diǎn)是需要較高的內(nèi)存。
子空間法比較適合提取中型到大型模型的較少的振型，在風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)這種具有較好的單元形狀的實(shí)體上，采用該方法只需要較少內(nèi)存。
通過(guò)組成件的模態(tài)分析，對(duì)其施加加速度激勵(lì)載荷和載荷步后進(jìn)行諧響應(yīng)分析。通過(guò)模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)機(jī)組成件的某一部分與加速度激勵(lì)荷載發(fā)生共振時(shí)，其應(yīng)力較高，是產(chǎn)生局部裂紋的高危區(qū)，其應(yīng)力約為134mpa，超出材料的許用應(yīng)力125mpa，易導(dǎo)致裂紋。
優(yōu)化風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整組成件的形狀、增設(shè)加固裝置或者使用更加堅(jiān)固的材料。為使組成件的該部分固有頻率避開(kāi)加速度激勵(lì)荷載的振動(dòng)頻率，以改善該組成件的的剛度分布，將該組成件的部分形態(tài)做一定的適應(yīng)性調(diào)整或者再使用相同型材進(jìn)行加固。
最終，通過(guò)ansys求解新結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)組成件的模態(tài)，計(jì)算其同有頻率，可以看出，其可以很好的避免共振現(xiàn)象產(chǎn)生，通過(guò)該方法大大延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)組成件的壽命，尤其是某些特殊組成件，直接使得風(fēng)機(jī)的使用效率增加。
以上實(shí)例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。