基于有限元风机轮毂结构形状优化与模态分析
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利用有限元分析法对轮毂结构进行仿真计算，不仅可得到其较为准确的应力应变分布，发现其应力集中部位所在，而且还可以很方便地对结构进行减重修形。本文利用大型通用ｃＡＥ软件ＡＮｓＹｓ”，结合结构形状优化与分析技术，针对菜公司生产的一台轴流式风机的轮毂结构，建立了仿真计算与结构形状优化的数学模型，完成了优化迭代计算。
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国家自然科学基金资助（５ｄ＾７５１４３）；湖南省自然科学基金资助（０３ⅡＹ３０８２
４王贵恩，洪添胜，事捷等．果树施药仿形喷雾的位置控制系
试验研究
频率正．．介于其自振频率工的２—４倍之间，一旦在某个因素诱导下，就有可能使第一阶固有频率成为其自振频率的整数倍，这样，轮毂结构会产生共振，从而会引起轮毂结构出现破坏。
另外，风机在运转过程中的噪声主要分为旋转噪声和涡流噪声，其中旋转噪声则是由于轮毂结构的旋转产生，一旦轮毂结构出现共振，则轮毂结构也会激发噪声，从而引起噪声加剧。
从表２可以看到，轮毂结构在优化前、后的固有频率都很高，通过上述分析可知，这是不利的，尽管通过优化后，其固有频率有所下降，但下降的力度不够，为了进一步减少出现共振的可能性，则有必要对该轮毂结构进行更大的修改。
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３结果讨论
１）通过对轮毂结构的优化分析，使得轮毂结构的质量由４１７．０９ｋｇ减少到３３５．１７ｋｇ，下降幅度为１９．６％，而从图４可以得到，优化后的路径中的最大Ｍｉｓｅｓ应力值与优化前相当，且有口一＝ｌｌｏＭＰａ≤２［一］，仍满足轮毂的强度要求。这说明对于承受惯性载荷的旋转结构件来说，降低结构件中板的厚度，不仅不会引起强度不足，如果结构布置得好，在板厚度较薄的情况反而会使应力分布更加合理。
２）从表１中可以看到，利用传统设计手段得到的轮毂辐板厚度为１８ｍｍ，通过局部形状优化和有限元计算分析后，其厚度下降到１０．０５ｍｍ，下降幅度达到４４．２％。这说明单纯增加板厚而不进行结构调整，也许会使结构的受力状况更加恶化。而利用先进的设计手段即有限元分析设计，就可以避免这种情况的出现。
３）从图６中优化前、后轮毂结构沿三条路径上的Ｍｉｓｅｓ应力值的分布情况看，优化设计后，其最大应力水平与优化前相当，而优化后，沿Ａ—Ａ和Ｂ－曰路径上在０．２～０．５ｍ距离区域里的应力值有所增加，分布规律保持不变。这说明在优化后，随着辐板的厚度下降，辐板材料整体的承载能力得到改善，这也正是轮毂结构要进行优化的目的。
４）通过对优化前、后轮毂结构模型所进行的模态分析，可得到优化后模型的第一阶主频率较优化前要低，下降幅度达到３１％，如表２所示。这说明优化后，轮毂结构的抗振性得到加强。再一次证实了轮毂结构在优化设计后，不仅减少了生产成本，其运行的安全性能也得到了一定程度的提高。
通过限定电动机的转速，上述优化分析得到的结果已经被某公司生产所采用，并已应用于工程实际中。
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作者简介：许岚，硕士研究生，研究方向：ｃＡＥ技术应用与结构优
化。
龚曙光，项士导师，湘潭太学机械工程学院ｃＡＥ研究所所长，过程装备与控制工程系系主任，主要从事事荦科结构优化、ｃＡＥ技术的研究和应用。
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基于有限元风机轮毂结构形状优化与模态分析
作者：作者单位：
许岚， 龚曙光， 陈艳萍， 谢桂兰， 贺秋冬， 曹蔚南， Xu Lan， Gong Shuguang，Chen Yanping， Xie Guilan， He Qiudong， Cao Weinan
许岚,谢桂兰,曹蔚南,Xu Lan,Xie Guilan,Cao Weinan(湘潭大学机械工程学院CAE研究所,湘潭,411105)， 龚曙光,陈艳萍,Gong Shuguang,Chen Yanping(湘潭大学机械工程学院CAE研究所,湘潭,411105;湘潭大学计算与应用数学研究所,湘潭,411105)， 贺秋冬,HeQiudong(湘潭平安电气集团有限公司,湘潭,411105)现代制造工程
MODERN MANUFACTURING ENGINEERING2005(12)3次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(10条)
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