摘 要 介紹東風(fēng)電機(jī)廠計(jì)算機(jī)中心利用PTC軟件公司Pro/Mechanica中的Structure部分，結(jié)合有限元分析法知識，對水輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷機(jī)架實(shí)際工況下的剛度、強(qiáng)度及應(yīng)力變形進(jìn)行較詳細(xì)的分析，使得負(fù)荷機(jī)架的設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)、合理。
 關(guān)鍵詞 負(fù)荷機(jī)架；有限元分析；最大應(yīng)力；最大變形
　　1引言
　　負(fù)荷機(jī)架是水輪發(fā)電機(jī)承受高載荷的關(guān)鍵件，其尺寸大、重量重，設(shè)計(jì)中既要關(guān)注它的應(yīng)力分布、變形情況，又要合理用材，優(yōu)化設(shè)計(jì)。東風(fēng)電機(jī)廠利用PTC軟件公司的Pro/Mechanica中的Structure部分，采用P單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格技術(shù)，為負(fù)荷機(jī)架的靜力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了便捷、準(zhǔn)確、科學(xué)的計(jì)算手段。
　　2有限元計(jì)算模型及載荷處理
 該負(fù)荷機(jī)架主要由機(jī)架中心體、上下圓板、8條支臂組成，其立體模型見圖1、圖2。由于其關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)對稱，所以取整個(gè)負(fù)荷機(jī)架的八分之一部分模型進(jìn)行剛度、強(qiáng)度結(jié)構(gòu)靜力學(xué)有限元分析，計(jì)算出整個(gè)負(fù)荷機(jī)架的變形及應(yīng)力分布規(guī)律。
該機(jī)架為鋼板組焊結(jié)構(gòu)，形狀比較規(guī)矩，可采用殼單元來求解。為了簡化，取消支撐墊板的支撐板以及所有的油水管路，大力筋上忽略起吊孔，內(nèi)外合縫板不考慮它們相互間的變形而視為一塊整板。由于是對一個(gè)支腿進(jìn)行分析，為了使計(jì)算結(jié)果代表整個(gè)模型，在模型的切面上要施加約束。
其基本數(shù)據(jù)如下：
 負(fù)荷機(jī)架軸向載荷5880kN；
 結(jié)構(gòu)用材：q235，屈服強(qiáng)度σs＝210～240MPa;
 比重γ＝7820kgf／m3;
 彈性模量E＝2.068×10.5MPa;
 波松比v＝0.29
 參考溫度為21.85℃。
　　3主要計(jì)算結(jié)果
(1)首先對原始結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析計(jì)算，圖3為原始結(jié)構(gòu)在承受軸向載荷時(shí)的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看出，在墊板1與下翼板結(jié)合處的應(yīng)力值較大，同時(shí)大立筋I(lǐng)處的應(yīng)力值也較大，其最大應(yīng)力值為147。86MPa.
(2)為了確保負(fù)荷機(jī)架的安全、可靠，對原始方案進(jìn)行了改動(dòng)。在原始結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將墊板加長60m m，以躲開受力支點(diǎn)，在大立筋應(yīng)力集中處加一對加強(qiáng)板。由圖4可知，應(yīng)力值已經(jīng)降到75.089MPa，更改達(dá)到預(yù)期目的。