[发明专利]一种绑扎式发电机定子端部有限元建模方法

说明书

本发明公开了一种绑扎式发电机定子端部有限元建模方法，包括：基于定子端部的三维模型，分别对所述三维模型的定子端部各部件进行抽中线和/或抽中面处理；分别对所述定子端部各部件进行网格化处理以建立其对应的网格模型；连接各部件的网格模型以建立整体的定子端部有限元模型。针对采用数值方法对发电机定子端部绑扎式固定结构进行动力学分析过程中的有限元模型难以合理建立、建模效率较低的问题，基于梁、壳单元自由度相同的原理，使用抽中线或者抽中面建立线棒梁单元有限元模型以及支架和压板壳单元有限元模型，并且采用共节点的连接方式，减少了接触单元的使用，在降低了建模难度，保证分析精度的同时有效提高了建模效率，降低了计算规模，并易于实现。

技术领域

本发明涉及动力学数值分析领域，尤其涉及一种绑扎式发电机定子端部有限元建模方法。

背景技术

汽轮发电机定子绕组端部振动问题一直是发电机研发技术中的难点之一，一般在正常工作状态下，大型发电机定子绕组端部会受到电磁力的作用，在此电磁力作用下，定子绕组端部的振动主要以近似椭圆形式分布，尤其当汽轮发电机定子端部绕组等构件的固有频率接近电磁力激振频率时，从而使得绕组线棒上的绝缘或者构件损害，因而影响汽轮发电机的正常运行，甚至造成安全事故。

在发电机定子端部的动力学数值分析过程中，合理的有限元模型是影响最终计算结果精度的重要因素，并且其计算结果是为发电机的设计与运行维护提供参数支撑，然而现阶段通常全部采用实体单元，并在相应的位置设置接触进行建模，这个过程对分析人员的经验要求较高，同时计算规模时分庞大，并且要经过大量重复性计算对模型接触条件进行修正，很难达到较为理想的精度。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种绑扎式发电机定子端部建模方法，提供一种对发电机定子端部进行绑扎式复杂装配体的数值模型建模方法以及模型中的关键部件处理方法，其根据梁、壳单元自由度一致的特点，使用梁、壳单元并结合共节点的接触方式对发电机定子端部进行建模，该方法保证了有限元计算的精度，提高了建模及计算效率，并降低了计算规模，易于实现。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是对发电机定子端部进行绑扎式复杂装配体的数值模型建模方法以及模型中的关键部件处理方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种绑扎式发电机定子端部有限元建模方法，包括：

基于定子端部的三维模型，分别对所述三维模型的定子端部各部件进行抽中线和/或抽中面处理；

分别对所述定子端部各部件进行网格化处理以建立其对应的网格模型；

连接各部件的网格模型以建立整体的定子端部有限元模型。

进一步地，所述连接各部件的网格模型还包括以下步骤：

设置所述定子端部各部件的共用节点；

通过连接所述共用节点将所述定子端部各部件连接。

进一步地，还包括在所述定子端部有限元模型上进行模态分析，以获得模态振型及其对应的固有频率参数。

进一步地，所述模态分析采用缺省方法、子空间法、缩减法、非对称法和阻尼法中至少一种。

进一步地，所述模态分析采用ANSYS软件。

进一步地，所述定子端部各部件包括线棒、支架和压板。

进一步地，所述定子端部各部件还包括端箍、弹簧板、鼻端径向连接件、鼻端周向连接件和垫块。

进一步地，所述抽中线和/或抽中面处理包括对所述线棒进行抽中线处理、对所述支架进行抽中面处理和对所述压板进行抽中面处理中的至少一种。