2MW风力发电机关键零部件有限元分析

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The Key Parts of 2MW W ind Power Generator Finite Element AnalysisZHENG Jia-hong，LU Pingnstitute of Electrical and Mechanical Engineering of Shanxi University of Science and Technology，Shaanxi Xian 710021，ChinaAbstract：The wind turbine gearboxplanetaryframe and the output gear shaft was analyzed byfinite element analysis，and thefinite element models ofthe components ore static strength analysis，drawingthe planetaryframe，agear sh under load，thedistributionofstress and displacement distribution.Finite element dynamic analysis ofthegear sh theoryis carried onwithmodal analysis，to determine the components ofthe naturalfrequency，and vibration mo de and the coresponding dy,micloads structure is帆 important parameter in the design.n the end.through the finite element analysis software ANSYStimizationfunction，ontheplanet carrieroftopologytimizationfo planetaryframe，itfurtherprovides basisfor optimumdesign.Finite eleme nt me thod is to e a certain size unit to discrete original continuous me chan ical mode 1.These units areconnectedinonlya 彻 Zofnodes，andthen exert externalforce insteadofactual efecton celandonanode.Thenit choosesshapefunction Onefor each unit that Can represent unit displacement distribution，according to the variational principle inelasticity mechanics theory，equation is established between the nndalforoe and displacement.Finally all the units are connectedtogetherinto equationsnodedisplaceme ntsas unknownvariables，andthenthese equationsare so如ed。

Key W ords：Planet Carrier；Gear Shaft；Filite Element Analysis；Optimal Design1有限元的发展和基本思想有限元就是用具有-定大小的单元对原来连续的物体力学模型进行离散。这些单元仅在为数不多的节点上相连接，然后将等效力代替实际作用于单元的外力并施加在节点上。为每个单元选择-个能够表示单元位移分布规律的形函数，根据弹陛力学理论中的变分原理建立单元节点力和位移之间的方程。最后把这种所有的单元联立起来组成方程组以节点位移为未知量，最后解这些方程组。

1.1有限元单元1.1.1 Solid45单元这种单元常用于对三维实体 边行网格划分，并用8个节点来定义，每个节点都有x,y,z方向移动的自由度。该单元的特性是：具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化、大变形和大应变的能力。Solid45单-贞 示意图，如图 1所示。Solid92单元示意图，如图2所l示。

1.1.2 Solid92单元该单元拥有二次方位移 ，对于复杂的模型能很好划分不规则的网格。此单元由十个节点定义，每个节点都具有沿节点坐标系x.y、 方向的位移，并且单元有大变形、可塑性、大张力、蠕动、膨胀、和应力刚化的能力。

图 1 Solid45单元示意图Fig.1 Solid45 Unit Schematic Diagram来稿日期：2012-l1-14基金项目：陕西省 自然基金项目2010JM7017；陕西侍育厅项 目2010JK418作者简介：郑甲红，1963-，男，陕西武功县人，教授，硕士，主要研究方向：机械传动系统，机械设计理论及应用；路 平，1987-，男，陕西西安人，研究生，主要研究方向：机械设计理论及应用