[发明专利]一种大型汽轮发电机定子线棒的有限元精确建模方法

摘要

本发明公开了一种大型汽轮发电机定子线棒的有限元精确建模方法，其中，所述方法的步骤为步骤一根据图纸尺寸要求，得到线棒轴线的二维模型；步骤二使用圆锥包络方法建立线棒轴线的三维几何模型；步骤三根据线棒中每种材料位置和各层结构几何形状将截面分割成许多小的矩形，使截面方向对中；步骤四在空间三维曲线上的每个关键点处生成方向正确的截面后，依次连接相邻截面上对应的节点并生成六面体单元，形成完整的线棒三维有限元模型。通过本发明提出基于有限元软件和圆锥包络算法的线棒三维有限元建模方法，省略三维实体建模，简化分析步骤；提供一种高效、精确的大型汽轮发电机定子线棒的三维有限元建模方法。

主权项

一种大型汽轮发电机定子线棒的有限元精确建模方法，其特征在于，所述方法的步骤为：步骤一：根据图纸尺寸要求，建立圆锥曲线平面展开图，得到基本参数：基圆半径Ra，起始圆弧的起点半径RA，起始和终止圆弧半径r1、r2，渐开线起点对应的圆心角φ，展开线的跨角γ；同时将平面展开曲线离散成一系列点并保存它们的坐标，然后在有限元软件ANSYS中生成相应的关键点；然后通过样条曲线命令连接以上关键点，建立线棒轴线的圆锥渐开线、过度圆弧和端部直线段，得到线棒轴线的二维模型；步骤二：将步骤一中得到的所述线棒轴线的二维模型中每个离散的节点坐标通过参数化APDL语言转换为三维关键点坐标，并存储为文本文件，然后利用有限元软件ANSYS读取文本文件并生成相应的三维关键点，最后用样条曲线命令连接所有的三维关键点，使用圆锥包络方法建立线棒轴线的三维几何模型；步骤三：根据线棒中每种材料位置和各层结构几何形状将截面分割成复数个矩形，每个矩形代表一种材料和一类结构，将这些矩形的节点坐标计算出来并存储，然后以数组的形式输入到有限元软件ANSYS中，生成一层节点群，然后顺序连接相邻节点形成六面体单元，计算线棒三维曲线上每个关键点处的切线斜率；然后在有限元软件ANSYS中建立局部坐标系，局部坐标系的x轴与切线重合，y轴垂直于切线并指向圆锥中心线，然后在此局部坐标系下通过读入截面分割矩形节点坐标生成截面，使截面方向对中；步骤四：在空间三维曲线上的每个关键点处生成方向正确的截面后，依次连接相邻截面上对应的节点并生成六面体单元，形成完整的线棒三维有限元模型。