文档介绍：2004 ANSYS 中国用户论文集
风机轮毂结构有限元优化设计与模态分析
许岚龚曙光
湘潭大学机械工程学院 CAE 研究所,湖南 411105
[ 摘要] 本文利用有限元分析方法,对风机轮毂结构进行了分析计算,将工作时轮毂的应力应变状态直观
地展现出来,在此基础上对轮毂进行优化设计以减少其重量,并对优化前后的模型进行了模态分析,
以检验优化对结构动特性的影响。
[ 关键词] 风机轮毂;有限元;优化设计;模态分析
FEM Optimization Design and Modal Analysis for Fan Hub
Xu Lan Gong Shuguang
CAE Institute, School of Mechanical Engineering, Xiangtan University, Hunan 411105, China
[ Abstract ] The analysis for fan hub structure was achieved by means of finite element method, and the
stress and strain curve figure was obtained while fan hub was operating. Subsequently, Optimal
design for hub was also finished, and weight of hub structure is decreased. Finally modal analysis
for hub model before and after optimal analysis was fulfilled and optimal result is verified.
[ Keyword ] Fan Hub, Finite Element, Optimal Design, Modal Analysis
1 前言
目前,轴流风机广泛应用于大型火电机组锅炉送、引风机,且其运行好坏直接影响到锅炉和
机组运行的安全性[1]。对于轴流风机,由于其结构特点,使得轮毂在内圈联接运动转轴,并在外
圈联接风机叶片,并带动叶片运转。风机工作时的载荷几乎都由轮毂传递,因此,轮毂的强度在
风机工作时是至关重要的。所以如何在不减弱轮毂的强度和刚度的前提下,减轻其重量,以提高
经济效益,是轮毂设计的重要问题。若采用传统的力学理论,需要提出一系列有关构件变形状态
或应力分布的假设,因而所得的解答往往是近似的。如果能在计算机中对轮毅进行仿真并计算得
到其较为难确的应力应变值,不仅可以发现应力集中部位,对其进行强度校核,而且可以很方便
地对结构进行减重修型。
随着计算机的迅速发展和有限元程序的不断完善,使任何复杂的结构用有限元来模拟和计算
成为可能[2]。本文介绍了应用有限元法对轮毂的工作载荷进行了有限元分析,并对轮毂结构进行
了减重修型,获得了较为理想的效果。
2004 ANSYS 中国用户论文集
2 轮毂的有限元优化
轮毂结构
某厂生产的风机轮毂如图 1 所示,材料选用 Q235A。屈服极限σ s =