风道结构设计方法技术

本发明专利技术公开了一种风道结构设计方法，该方法针变压器风道，根据其振动特性，采用模态分析法，提取特定阶数的模态，得到所述风道的敏感区域；在所述敏感区域上施加激励，并分析其谐响应曲线，得到需要加强或调整结构的具体位置形状，最终通过工业设计优化风道结构。本发明专利技术方法简单，可操作性搞，通过改善组成件的刚度分布，避免共振现象产生，提高各组成件的寿命。

Duct structure design method

The invention discloses an air duct structure design method, the method of needle transformer duct, according to its vibration characteristics, using the method of modal analysis, modal extraction specific order, get the sensitive area of the air duct; the incentive in the sensitive areas, and analyze the harmonic response curve, get the specific location of the shape of strengthening or adjust the structure, finally through the optimization of channel structure of industrial design. The method of the invention is simple and operable, and the resonance phenomenon can be avoided by improving the rigidity distribution of the component parts, and the service life of each component can be improved.

【技术实现步骤摘要】
风道结构设计方法
本专利技术涉及一种风道结构设计方法，属于电器机械结构的工业设计领域。
技术介绍
主变压器的风机的振动特性一直是研究人员比较关注的问题。风机在高速运行过程中，轨道的不平顺及列车运行速度的变化引起车体随机的振动，车体将振动能量传递到主变压器风道后，其垂向加速度激励频率的频谱比较宽，主变压器风道在使用过程中承受具有不同激励频率的垂向加速度载荷，对于垂向加速度激励频率是否与主变压器风道固有频率相近或者相同，而引起主变压器风道产生共振，产生过大的应力，导致风道产生局部裂纹并进一步扩展而导致断裂，这方面研究在国内外还是较少的。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种改进的风道结构设计方法，可以快速有效的得到风道的形变频率以及造成形变的力，再通过谐响应分析得到组成件形变的具体点以及可以提供对组成件进行优化改造的具体建议，调整风道结构。本专利技术提供的一种风道结构设计方法，该方法针变压器风道，根据其振动特性，采用模态分析法，提取特定阶数的模态，得到所述风道的敏感区域；在所述敏感区域上施加激励，并分析其谐响应曲线，得到需要加强或调整结构的具体位置形状，最终通过工业设计优化风道结构。所述模态分析法，提取特定阶数的模态，具体指采用分块兰索斯法、子空间法、能量法或者Householder-二分-逆迭代算法，提取至少前5阶的模态。所述风道的振动特性分析，具体过程为：首先，建立风道的实体模型，对所述实体模型建立有限元模型，其次，设定模型的材料参数及物理特性。优化风机机构通过调整组成件的形状、增设加固装置或者使用更加坚固的材料。通过风道的模态分析，对其施加加速度激励载荷和载荷步后进行谐响应分析。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术实施提供的风道设计方法，采用模态分析法，可以快速有效的得到风道中各组成件的形变频率以及造成形变的力，再通过谐响应分析得到组成件形变的具体点以及可以提供对风道进行优化改造的具体建议，本专利技术方法简单，可操作性搞，通过改善组成件的刚度分布，避免共振现象产生，提高风道的寿命。具体实施方式本专利技术的实施提供一种风道结构设计方法，为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。该方法针变压器风道，根据其振动特性，采用模态分析法，提取特定阶数的模态，得到所述风道的敏感区域；在所述敏感区域上施加激励，并分析其谐响应曲线，得到需要加强或调整结构的具体位置形状，最终通过工业设计优化风道结构。所述风道的振动特性分析，具体过程为：首先，建立风道的实体模型，对所述实体模型建立有限元模型，通过PRO／E软件建立风道的实体模型，其分布质量与实际一致。所建立的模型简化了原有风道模型的某些细节特征，以提高随后有限元前后处理和求解的效率。将三维模型导入Hypermesh划分网格3并利用ANSYS求解器进行计算。主变压器风道网格模型采用四节点四边形单元Shell63。划分后的网格单元数是56466个，节点数是55580个。其次，主变压器风道有限元模型建立后，给模型设定材料参数和物理特性。所述模态分析法，提取特定阶数的模态，具体指采用分块兰索斯法、子空间法、能量法或者Householder-二分-逆迭代算法，提取至少前5阶的模态。本实施例中对于模态分析方法可采用分块兰索斯法，适用于大多数模态分析场合，在具有或没有初始截断点时同样有效，可以很好的处理刚体振型，缺点是需要较高的内存。子空间法比较适合提取中型到大型模型的较少的振型，在风道结构这种具有较好的单元形状的实体上，采用该方法只需要较少内存。通过组成件的模态分析，对其施加加速度激励载荷和载荷步后进行谐响应分析。通过模态分析发现当风道的某一部分与加速度激励荷载发生共振时，其应力较高，是产生局部裂纹的高危区，其应力约为134MPa，超出材料的许用应力125Mpa，易导致裂纹。优化风道机构通过调整组成件的形状、增设加固装置或者使用更加坚固的材料。为使风道的该部分固有频率避开加速度激励荷载的振动频率，以改善该组成件的的刚度分布，将该组成件的部分形态做一定的适应性调整或者再使用相同型材进行加固。最终，通过ANSYS求解新结构风道组成件的模态，计算其同有频率，可以看出，其可以很好的避免共振现象产生，通过该方法大大延长了风道的寿命，直接使得风机的使用效率增加。以上实例仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风道结构设计方法，其特征在于：该方法针变压器风道，根据其振动特性，采用模态分析法，提取特定阶数的模态，得到所述风道的敏感区域；在所述敏感区域上施加激励，并分析其谐响应曲线，得到需要加强或调整结构的具体位置形状，最终通过工业设计优化风道结构。

【技术特征摘要】
1.一种风道结构设计方法，其特征在于：该方法针变压器风道，根据其振动特性，采用模态分析法，提取特定阶数的模态，得到所述风道的敏感区域；在所述敏感区域上施加激励，并分析其谐响应曲线，得到需要加强或调整结构的具体位置形状，最终通过工业设计优化风道结构。2.根据权利要求1所述的一种风道结构设计方法，其特征在于：所述模态分析法，提取特定阶数的模态，具体指采用分块兰索斯法、子空间法、能量法或者Householder-二分-逆迭代算法，提取至少前5阶的模态。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国勤，李磊，
申请(专利权)人：句容市江电电器机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32