一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法技术

本发明专利技术公布了一种轮毂结构及参数可调的结构设计。其结构如图1所示，其轮毂结构可由结构化参数A~V进行调整。设计本结构的方法包括4个步骤，1、设计部件参数化尺寸三维图形；2、部件设计分析和计算的有限元网格剖分；3、根据计算结果，进行全尺寸和总体结构的设计优化；4、根据确认的部件的基本尺寸和计算结果，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求。最后设计员完成设计报告和工程图纸。本发明专利技术大大简化了风力发电机组风轮轮毂部件设计难度，减少设计时间成本，简化部件的设计校合和3d建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，进一步推动了发力发电的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法
本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种风力发电机组零部件设计的方法。
技术介绍
风力发电机组的结构设计主要根据总体技术的要求，完成对所有零部件的几何尺寸的计算、分析、校合，从而最终确定部件的结构尺寸；通常根据风力发电机组的等级确定极限载荷和安全系数，这个过程是需要反复验算与校合，最后寻优得到合适的结构尺寸。通常这个过程需要很长的时间，设计人员要经过2年以上的大型软件学习应用经验，即使熟悉使用通用ANSNY软件的人员,完成这个设计过程也要2年多，为此我们专利技术了结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法，用于风电机组主要轮毂的结构尺寸设计和有限元计算分析，简化部件的设计校合和3d建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，利用此方法设计的轮毂部件重量轻，为轮毂结构设计计算、分析和校核工作提供了方便。
技术实现思路
针对现有风力发电机组风轮轮毂部件设计难度较大，零件结构尺寸重量和高强度的要求互相矛盾，本专利技术提供一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法。该方法包括如下步骤：步骤1、设计轮毂部件双球夹层结构化尺寸和三维图形；步骤2、轮毂球心坐标调整的结构化参数，设计部件全范围厚度分布和计算有限元应力分析；步骤3、根据计算结果，进行全尺寸和总体结构的设计优化；步骤4、根据确认的部件的基本尺寸和计算结果，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求。最后设计员完成设计报告和工程图纸。其中步骤1按如下方法：Ⅰ、确定设计部件名称及结构形式；Ⅱ、输入设计部件结构尺寸；Ⅲ、根据结构形式和有限元计算的结果，调整结构尺寸，输出轮毂的结构图形；Ⅳ、用程序输入新参数，验证新结构的有限元计算结果；Ⅴ、根据新的要求和输入条件，调试新图形的结构参数；Ⅵ、输出部件三维图形。其中步骤2按如下方法：⑴、输入设计部件新的图形文件；⑵、确定剖分结构形式；⑶、确定边界条件，编制网格自动有限元程序代码；⑷、完成网格剖分；⑸、输出网格剖分文件。其中步骤3按如下方法：①、输入设计部件网格剖分文件；②、确定计算分析边界条件；③、编制有限元计算核心程序代码；④、调试计算程序合格；⑤、根据极限载荷和应力计算结果与规范要求对比；⑥、判断是否满意，如果满意，执行步骤⑦，如果不满意则执行步骤1中Ⅱ、输入改进设计部件结构尺寸；⑦、确认并输出部件三维图形尺寸。本专利技术简化部件的结构图形建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，利用此方法设计的软件，完成风电机组总体设计和结构设计可一次在该软件下完成，计算、分析和校核工作可与图纸设计同时完成。附图说明图1轮毂输入特征参数结构图图2本专利技术的流程图图3本专利技术步骤1设计部件参数化尺寸三维图形程序流程图图4本专利技术步骤2部件设计分析和计算的有限元网格剖分程序流程图图5本专利技术步骤3根据计算结果，进行全尺寸和总体结构的设计优化程序流程图图6本专利技术几何参数输入界面图7本专利技术轮毂模型三维显示图图8本专利技术轮毂有限元计算网格剖分图图9专利技术轮毂有限元计算结果输出图。具体实施方式对于任何一个部件的结构尺寸绘制时，都需要将过程软件、程序化，这就是自动绘制部件的外形结构尺寸的过程，但是，对于形状一定的部件，根据设计要求部件的尺寸是不断变化的，这个变化的尺寸在软件编制过程中设计成可变的参数。本专利技术以风力发电机组的轮毂为例进行说明，轮毂结构如图1所示，由用户需要输入的具体尺寸参数(A,B,C,-------W,半径，孔径及个数，)后，程序员自行设计零部件参数输入显示菜单的界面，按照设计者的要求不断从界面输入这些参数尺寸的数值，从达到载荷和强度的计算要求，使用户设计简捷方便，很快得到理想的结构尺寸。参数文档描述这些参数是决定部件的基本结构尺寸，也是部件结构的特征尺寸，现以轮毂结构分析为例，其特征尺寸如表1：表1该方法包括如下步骤：如图2所示，步骤1、设计部件参数化尺寸三维图形；步骤2、部件设计分析和计算有限元网络部分；步骤3、根据计算结果，进行全尺寸和总体结构的设计优化；步骤4、根据确认的部件的基本尺寸和计算结果，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求。最后设计员完成设计报告和工程图纸。其中步骤1按如下方法：如图3所示，Ⅰ、确定设计部件名称及结构形式；Ⅱ、输入设计部件结构尺寸；Ⅲ、根据结构形式编制图形输出程序代码；Ⅳ、确定输出参数合子；Ⅴ、调试图形输出程序；Ⅵ、输出部件三维图形。其中步骤2按如下方法：如图4所示，⑴、输入设计部件图形文件；⑵、确定剖分结构形式；⑶、确定边界条件，编制自动剖分程序代码；⑷、完成网格剖分；⑸、输出网格剖分文件和图形（图8所示）。其中步骤3按如下方法：如图5所示①、输入设计部件网格剖分文件；②、确定计算分析边界条件；③、编制有限元计算核心程序代码；④、调试计算程序合格；⑤、根据极限载荷和应力计算结果（图9所示）与规范要求对比；⑥、判断是否满意，如果满意，执行步骤⑦，如果不满意则执行步骤1中Ⅱ、输入设计部件结构尺寸；⑦、确认并输出部件三维图形尺寸。由以上方法编译之后生成的几何参数输入界面，如图6所示，程序员根据输入的参数生成对应的前处理软件批处理文件，于是在很短的时间内就可得到部件的三维显示图形，如图7所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法，其特征在于：本方法包括4个步骤，

【技术特征摘要】
1.一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法，其特征在于：本方法包括4个步骤，、设计部件参数化尺寸三维图；、部件设计分析和计算的有限元网格剖分；、根据计算结果，进行全尺寸和总体结构的设计优化；、根据确认的部件的基本尺寸和计算结果，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求；最后设计员完成设计报告和工程图纸。2.根据权利要求1所诉的一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法，其特征在于：步骤一设计部件参数化尺寸三维图形，它包括确定设计部件名称及结构形式3-1；输入设计部件结构尺寸3-2；根据结构形式编制图形输出程序代码3-3；确定输入参数合子3-4；调试图形输出程序3-5；输出部件三维图形3-6六个步骤；将轮毂结构参数输入到软件中，经过软件自带的算法，输出轮毂三维图形。3.根据权利要求1所诉的一种结构化参数可调的风电机组轮毂设计的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓英，陈忠雷，
申请(专利权)人：北京耀能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11