水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)與有限元分析

河北工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析姓名：羅成學(xué)號(hào)：080282139班級(jí)：1班年級(jí)：08級(jí)專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程（水動(dòng)方向）學(xué)院：科信學(xué)院指導(dǎo)教師：張海軍完成時(shí)間：2012年5月摘要機(jī)架是發(fā)電機(jī)安置軸承的主要支撐部件。常規(guī)臥式發(fā)電機(jī)的軸承一般采用座式支架支撐。在立式電機(jī)中機(jī)架用來支撐推力軸承、導(dǎo)軸承及制動(dòng)器等部件。所以機(jī)架是水輪發(fā)電機(jī)的重要結(jié)構(gòu)部件。本文將重點(diǎn)敘述立式發(fā)電機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)、型式、選型及其計(jì)算。本文還將針對性的對SF150-60/12800水輪發(fā)電機(jī)，負(fù)荷下機(jī)架承受水推力。等高載荷的特點(diǎn)，運(yùn)用CATIA進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)和有限元分析，針對校驗(yàn)結(jié)果從而檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架強(qiáng)度有限元分析AbstractTherackisgeneratorplacementbearingthemainsupportmember.Theconventionalhorizontalgeneratorbearingthegeneraluseofseattypesupport.Theverticalmotorframeusedtosupportthrustbearing,guidebearingandbrakecomponents.Sotheframeisimportantstructuralcomponentsofturbinegenerator.Thisarticlewillfocusontheverticalgeneratorframestructure,type,typeselectionandcalculation.ThisarticlewillalsotargetedforSF150-60/12800turbinegenerator,loadbearingthrustframe.Highloadcharacteristics,useCATIAtosimulatethedesignandfiniteelementanalysisforcheckingresults,totestwhetherthedesignstandards.Keyword：HydraulicturbinegeneratorRackStrengthFiniteelementanalysis目錄緒論6第一章水輪發(fā)電機(jī)的選型71.1概述71.2水輪發(fā)電機(jī)的分類7按照水輪發(fā)電機(jī)組的布置方式不同分7按照推力軸承位置不同分8按照冷卻方式不同分8按照水輪發(fā)電機(jī)按軸線位置可分8水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)9水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)9水輪發(fā)電機(jī)特點(diǎn)10水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)10第二章水輪發(fā)電機(jī)的選型計(jì)算112.1原始資料112.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇11第三章機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.1機(jī)架的結(jié)構(gòu)及選型15機(jī)架的結(jié)構(gòu)型式與分類15機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)部件16機(jī)架的適應(yīng)變形結(jié)構(gòu)16對機(jī)架的制造工藝要求173.2負(fù)荷機(jī)架的計(jì)算17第四章水輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷下機(jī)架強(qiáng)度有限元分析254.1CATIA介紹2525262626264.2有限元分析27有限元分析介紹27有限元分析特點(diǎn)27有限元發(fā)展趨勢28有限元分析步驟294.3機(jī)架材料強(qiáng)度要求304.4機(jī)架主要部件展示314.5機(jī)架模型設(shè)計(jì)極其裝配34機(jī)架模型設(shè)計(jì)三維圖34機(jī)架材料的添加354.6機(jī)架裝配圖有限元分析36畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)43謝辭44參考文獻(xiàn)45附錄46附錄1SF150—60/1280水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架主要零部件尺寸46附錄2SF150—60/1280水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架主要技術(shù)數(shù)據(jù)47緒論水力資源是既清潔又可再生的能源，是用于發(fā)電的優(yōu)質(zhì)能源。水力發(fā)電是利用江河源遠(yuǎn)流長的流量和落差形成的水的勢能發(fā)電，是一次性能源直接轉(zhuǎn)換成電力的物理過程，它不消化1m水，也不污染1m水，不排放1m有害氣體，也不丟棄1kg固體廢物，是清潔的能源。水力資源的另一個(gè)特點(diǎn)是地球上水循環(huán)不中止，水資源是永恒的，可再生的能源。水力發(fā)電獲得的電量也不消耗總的資源量。本文旨在討論和研究水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析，綜述有關(guān)的基本原理和作用。本文共分4章。第一章共2節(jié)，主要論述了水輪發(fā)電機(jī)的基本原理，分類及其選型,以及發(fā)電機(jī)的各種參數(shù)；第二章共2節(jié)，針對水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)作了論述；第三章共2節(jié)，針對水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)作了論述；第四章，共6節(jié)對CATIA軟件進(jìn)行介紹，并主要對建立模型設(shè)計(jì)和分析模型設(shè)計(jì)是否滿足要求。第一章水輪發(fā)電機(jī)的選型1.1概述人類社會(huì)離不開能源，電能是現(xiàn)代能源中應(yīng)用最廣泛的二次能源。它的生產(chǎn)和變換經(jīng)濟(jì)，傳輸和分配容易，使用和控制方便。而電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制離不開電機(jī)，同時(shí)電機(jī)又是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防以及人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚脑O(shè)備。電機(jī)按其功能大致分為四大類：（1）發(fā)電機(jī)——把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。（2）電動(dòng)機(jī)——把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。（3）變壓器、變流機(jī)、變頻機(jī)、移相器——分別用于改變電壓、電流、頻率和相位。（4）控制電機(jī)——作為控制系統(tǒng)中的元件。水電廠中的發(fā)電機(jī)均為同步發(fā)電機(jī)，它把水輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、開關(guān)、輸電線路等設(shè)備送往用戶。當(dāng)導(dǎo)線切割磁力線時(shí)可產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，將導(dǎo)線練成閉合回路，就有電流留過，同步發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿摹?.2水輪發(fā)電機(jī)的分類水輪發(fā)電機(jī)分為立式、臥式兩種。立式布置的水輪發(fā)電機(jī)，主軸為垂直方向。臥式布置的水輪發(fā)電機(jī)，主軸為水平方向。臥式大多用于小型水輪發(fā)電機(jī)組以及部分大中型水斗式水輪發(fā)電機(jī)和貫流式機(jī)組。而中、低速大、中型水輪發(fā)電機(jī)絕大多數(shù)采用立式（豎軸）布置。立式水輪發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：（1）可以制成大容量的機(jī)組。（2）由于轉(zhuǎn)子直徑大，飛輪力矩也較大。（3）推力軸承為立式，運(yùn)行穩(wěn)定性較好。（4）安裝及檢修方便。立式裝置的水輪發(fā)電機(jī)，按其推力軸承的裝設(shè)位置不同，分為懸式和傘式兩大類。推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的水輪發(fā)電機(jī)稱為懸式水輪發(fā)電機(jī)；推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方的水輪發(fā)電機(jī)稱為傘式水輪發(fā)電機(jī)，既有上導(dǎo)又有下導(dǎo)的稱為普通傘式，有上導(dǎo)無下導(dǎo)的稱為半傘式，有下導(dǎo)而無上導(dǎo)的稱為全傘式。表1-1懸式和傘式水輪發(fā)電機(jī)的比較表型式懸式傘式結(jié)構(gòu)特征水輪機(jī)機(jī)坑及發(fā)電機(jī)定子直徑較小，推力軸承支架布置在上機(jī)架內(nèi)水輪機(jī)機(jī)坑及發(fā)電機(jī)定子直徑較大，推力軸承支架布置在下機(jī)架內(nèi)傳力方式軸向推力通過定子機(jī)座傳至基礎(chǔ)軸向推力通過發(fā)電機(jī)機(jī)墩或頂蓋傳至基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)推力軸承直徑較小，損耗小，安裝維修方便；上機(jī)架剛度大；運(yùn)行穩(wěn)定性好機(jī)組高度較小；重量輕，材料消耗較?。辉靸r(jià)較低水輪發(fā)電機(jī)可分為空冷式、水冷式和蒸發(fā)冷卻等方式。可分為立式與臥式兩類。大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于小型機(jī)組和貫流式機(jī)組。立式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承位于上下機(jī)架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護(hù)方便，但鋼材耗量多。傘式機(jī)組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發(fā)電機(jī)一般用于轉(zhuǎn)速大于375r/min的情況，以及一些小容量電站。水輪發(fā)電機(jī)對于水輪發(fā)電機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速等級(jí)劃分,目前世界各國尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國的情況,大致上可以按下表劃分其容量和轉(zhuǎn)速等級(jí)：分類額定功率Pn(kW額定轉(zhuǎn)速Nn(r/min低速中速高速微型水輪發(fā)電機(jī)<100750-1500小型水輪發(fā)電機(jī)100-500<375375-600750-1500中型水輪發(fā)電機(jī)500-10000<375375-600750-1500大型水輪發(fā)電機(jī)>10000<100100-375>375水輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動(dòng)器等主要部件組成（見圖）。定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運(yùn)輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機(jī)組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)形式通常由水輪機(jī)的型式確定。主要有以下幾種型式:1臥式結(jié)構(gòu)臥式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)通常有沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。臥式水輪機(jī)組通常采用兩個(gè)或三個(gè)軸承。兩個(gè)軸承的結(jié)構(gòu)其軸向長度短，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)整方便。但當(dāng)其軸系臨界轉(zhuǎn)速不能滿足要求或軸承負(fù)荷較大時(shí)，這需要采用三軸承結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)臥室水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組大部分屬于中小型機(jī)組。而容量為12.5MW的大型臥式機(jī)組也有生產(chǎn)，國外生產(chǎn)的臥式水輪發(fā)電機(jī)組，容量在60--70MW的并不罕見，而用抽水蓄能電站的臥式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量可達(dá)300MW。2立式結(jié)構(gòu)國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)組廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。立式水輪發(fā)電機(jī)組通常由混流式或軸流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。立式結(jié)構(gòu)又可分為懸式和傘式。發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式,位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。3貫流式結(jié)構(gòu)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。貫流式水輪機(jī)是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪機(jī)的特殊型式。它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置,并與水輪機(jī)進(jìn)水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于低水頭的電站中。水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)①額定效率：用以表示水輪發(fā)電機(jī)的容量，以千瓦計(jì)。額定功率除以效率不應(yīng)大于水輪機(jī)的最大軸出力。②額定電壓：水輪發(fā)電機(jī)的額定電壓需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較會(huì)同制造廠決定，當(dāng)前水輪發(fā)電機(jī)的電壓從6.3kV到18.0kV。容量越大則額定電壓越高。③額定功率因數(shù):發(fā)電機(jī)的額定有功功率與額定視在功率之比,用cosφn表示,遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的水電站常采用較高的功率因數(shù)，功率因數(shù)增大則電機(jī)的造價(jià)可略降低。水輪發(fā)電機(jī)特點(diǎn)①蓄能電站在電網(wǎng)中主要起調(diào)峰填谷作用，機(jī)組起動(dòng)停止很頻繁。發(fā)電電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)必須充分考慮其反復(fù)出現(xiàn)的離心力，對結(jié)構(gòu)材料造成疲勞和定子、轉(zhuǎn)子繞組上的熱變化和熱膨脹，定子常采用熱彈性絕緣；②可逆式發(fā)電電動(dòng)機(jī)用常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的風(fēng)扇不能滿足散熱降溫的要求,對大容量高轉(zhuǎn)速的機(jī)組一般采用外設(shè)風(fēng)扇;③推力軸承和導(dǎo)軸承在正反旋轉(zhuǎn)時(shí)，油膜都不能破壞；④結(jié)構(gòu)與起動(dòng)方式有密切關(guān)系，用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)則在同軸上裝有專用電動(dòng)機(jī)，如需改變發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，除改變電源相位外，還需將定子繞組改接和將轉(zhuǎn)子換極。水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)主要為提高水輪發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量向巨型機(jī)組發(fā)展，為了提高其可靠性和耐久性，在結(jié)構(gòu)上采用不少新技術(shù)。例如為解決定子的熱膨脹而用定子浮動(dòng)結(jié)構(gòu)、斜支承等，轉(zhuǎn)子采用圓盤式結(jié)構(gòu)。為解決定子線圈的松動(dòng)，用彈性楔下墊條以防止線棒絕緣磨損。改進(jìn)通風(fēng)結(jié)構(gòu)，減少風(fēng)損和端部渦流損耗以進(jìn)一步提高機(jī)組效率。①隨著水泵水輪機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和容量也在增大，向大容量高轉(zhuǎn)速發(fā)展。世界上裝有大容量、高轉(zhuǎn)速發(fā)電電動(dòng)機(jī)的已建蓄能電站有英國的迪諾威克抽水蓄能（33萬kVA、500r/min）等。②采用雙水內(nèi)冷發(fā)電電動(dòng)機(jī),定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈及定子鐵芯用離子水直接內(nèi)冷方式可提高發(fā)電電動(dòng)機(jī)的制造界限。美國拉孔山抽水蓄能電站的發(fā)電電動(dòng)機(jī)（42.5萬kVA、300r/min）,也采用雙水內(nèi)冷。③磁推力軸承的應(yīng)用。隨著發(fā)電電動(dòng)機(jī)容量增大轉(zhuǎn)速增高，機(jī)組的推力負(fù)荷及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也在增加。用了磁推力軸承后，推力負(fù)荷由于加上了與重力反方向的磁吸引力，從而減少了推力軸承的荷載,減小了軸面阻力損失,降低了軸承溫度和提高了機(jī)組效率，起動(dòng)阻力矩也減小。韓國的桑朗京抽水蓄能電站的發(fā)電電動(dòng)機(jī)（33.5萬kVA、300r/min）即采用磁推力軸承。第二章水輪發(fā)電機(jī)的選型計(jì)算2.1原始資料丹江口TS1280/180-60水輪機(jī)型號(hào)HL220-LJ-550發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定功率176500千伏安額定電壓15750伏額定電流6480安功率因數(shù)0.85頻率50赫茲額定轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分2.2發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)型式的選擇（1）發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式主要取決于水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和轉(zhuǎn)速，同時(shí)要有利于水電站的總體布置。以使廠房開挖量小，降低電站造價(jià)，提高機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),因此初選為立式發(fā)電機(jī)（2）發(fā)電機(jī)磁極個(gè)數(shù)2P因?yàn)?所以p=60/n;已知=50Hz（rad/min）則有p=30,2p=60綜合個(gè)方面因素，最終選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF150-60/1280（3）極距和飛逸線速度則有極距（cm）CMS——額定視在功率（KVA）K——系數(shù)，一般為,這里取9飛逸線速度(m/s（1·3）式中k為飛逸系數(shù)，與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型式有關(guān)，一般按k=1.8考慮，飛逸線速度v的數(shù)值受轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度限制，它與轉(zhuǎn)子的磁軛材料有關(guān)。（4）型式最終確定由于初選為立式，則可按的值來選定當(dāng)0.025時(shí)，多采用懸式當(dāng)>0.025時(shí)，多采用半傘式當(dāng)時(shí)，多采用全傘式式中，對于大容量水輪發(fā)電機(jī)這里根據(jù)需要?jiǎng)t=0.069>0.05故采用全傘式機(jī)架根據(jù)所選水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)，查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊·水力機(jī)械》可得到一下相關(guān)數(shù)據(jù)：水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)：；額定容量：，功率因數(shù)：額定電壓：飛逸轉(zhuǎn)速：；額定轉(zhuǎn)速：飛輪力矩：；轉(zhuǎn)子重量：，定子，總重量；最大運(yùn)輸部件：長×寬×高=9.1×3.7×2.8重量定子鐵芯主要尺寸：外徑，內(nèi)徑，長度；定子機(jī)座高度：，上機(jī)架高度：轉(zhuǎn)子外徑：，下機(jī)架最大跨度：；下機(jī)架高度：。以上數(shù)據(jù)均來自《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊，水力機(jī)械》表3-11又根據(jù)水輪機(jī)型號(hào)查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊，水力機(jī)械》可查到。流量：，轉(zhuǎn)速，額定出力：軸向水推力：687（t）水輪機(jī)重量：650（t）材料：轉(zhuǎn)輪重量：114（t）導(dǎo)葉數(shù)目：24轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑：以上數(shù)據(jù)均來之《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊，水力機(jī)械》國內(nèi)部分10000千萬以上的混流式水輪機(jī)主要參數(shù)。第三章機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)架的結(jié)構(gòu)及選型機(jī)架是立式水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、制動(dòng)器、勵(lì)磁機(jī)定子及轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)受油器的支撐部件。對于燈泡式水輪發(fā)電機(jī)，機(jī)架只承受軸向水推力。因此，機(jī)架是水輪發(fā)電機(jī)的一個(gè)較為重要的結(jié)構(gòu)部件。機(jī)架的結(jié)構(gòu)型式通常由水輪發(fā)電機(jī)的總體布置（即懸式、傘式或半傘式結(jié)構(gòu)）確定。機(jī)架系由中心體和數(shù)個(gè)支臂組成的鋼板焊接結(jié)構(gòu)。由于運(yùn)輸尺寸的限制，當(dāng)機(jī)架支臂外端的對邊尺寸小于4米時(shí)可采用中心體與支臂焊為一體的結(jié)構(gòu)；當(dāng)機(jī)架支臂外端的尺寸大于4米時(shí)，應(yīng)采用可拆卸支臂的機(jī)架，也可采用部分拆卸支臂或井字形結(jié)構(gòu)的機(jī)架。按機(jī)架承載性質(zhì)分為：（1）負(fù)荷機(jī)架放置推力軸承的機(jī)架統(tǒng)稱為負(fù)荷機(jī)架。它承受機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的全部重量，水輪機(jī)的軸向水推力、機(jī)架自重及作用在機(jī)架上的其他負(fù)荷。懸式發(fā)電機(jī)的上機(jī)架、傘式或半傘式發(fā)電機(jī)的下機(jī)架都屬于負(fù)荷機(jī)架。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置要求，有時(shí)也將導(dǎo)軸承裝設(shè)在負(fù)荷機(jī)架內(nèi)，所以這種負(fù)荷機(jī)架除承受軸向負(fù)荷外還承受徑向負(fù)荷。懸式發(fā)電機(jī)的上機(jī)架固定在定子機(jī)座定環(huán)上。這種機(jī)架的跨度較大，為了滿足其撓度值在允許范圍內(nèi)，需增加機(jī)架的高度。傘式發(fā)電機(jī)的負(fù)荷下機(jī)架位于轉(zhuǎn)子下面，它通過基礎(chǔ)板用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上，機(jī)架的跨度較小，因此在撓度值相同的條件下，可降低高度。（2）非負(fù)荷機(jī)架一般只放置導(dǎo)軸承，主要承受轉(zhuǎn)子徑向機(jī)械不平衡力和因?yàn)槎ㄗ?、轉(zhuǎn)子氣隙不均勻而產(chǎn)生的單邊磁拉力，非負(fù)荷機(jī)架承受的軸向負(fù)荷有：轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的受油器、導(dǎo)軸承油槽勵(lì)磁機(jī)定子、上蓋板重量、頂起轉(zhuǎn)子時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量以及自重等。懸式發(fā)電機(jī)的下機(jī)架和半傘式發(fā)電機(jī)的上機(jī)架均屬于非負(fù)荷機(jī)架。按機(jī)架支臂結(jié)構(gòu)型式分：（1）輻射型這種結(jié)構(gòu)受力均勻，適用于負(fù)荷機(jī)架、非負(fù)荷下機(jī)架和跨度較大的低速大容量發(fā)電機(jī)的非負(fù)荷上機(jī)架。（2）井字型機(jī)架的各個(gè)支臂與中心體間構(gòu)成井字型式稱為井字形機(jī)架，由于受力的原因，一般用于大、中型水輪發(fā)電機(jī)的非負(fù)荷機(jī)架。井字形機(jī)架支臂外端對邊尺寸超出（大于4米）運(yùn)輸限制尺寸時(shí)，可將4個(gè)支臂做成可拆式的結(jié)構(gòu)，以滿足運(yùn)輸?shù)囊?。?）橋型中小型水輪發(fā)電機(jī)的推力負(fù)荷不大（一般在300t以下），而機(jī)架的尺寸又較?。ㄍǔ２怀^4m），在這種情況下，無論是負(fù)重機(jī)架還是非負(fù)荷機(jī)架都可采用橋形機(jī)架。綜上所述，根據(jù)所選擇的水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)SF150-60/1280,水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)架選擇下機(jī)架輻射型。（1）中心體中心體是由上、下圓板和若干條立板組成的焊接部件。根據(jù)發(fā)電機(jī)總體布置不同，中心體的結(jié)構(gòu)形式各有差異。（2）支臂支臂是機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)部件，它是由上、下翼板和腹板組裝成的工字形或盒形截面的焊接結(jié)構(gòu)。（3）合縫板當(dāng)機(jī)架尺寸超出運(yùn)輸限制時(shí)，可做成可拆式結(jié)構(gòu)，目前大致有兩種結(jié)構(gòu)形式。a.大合縫板結(jié)構(gòu)型式機(jī)架中心體與支臂間采用大合縫板連接，在工廠分別加工后，用合縫螺栓在工地把合合成一體。合縫板一般用50~60mm的鋼板（Q235）加工而成。為使中心體與支臂具有良好的定位，合縫板采用圓柱銷或凸臺(tái)止口定位。b.小合縫板結(jié)構(gòu)型式近年來，大多數(shù)機(jī)架中心體與支臂不采用把合式大合縫板結(jié)構(gòu)。而是采取在工程分別焊接，在用小合縫板加工定位，運(yùn)到工地后將支臂與中心體焊接成一體，這樣既縮短加工時(shí)間，又減輕機(jī)架重量，降低電機(jī)成本。機(jī)架的適應(yīng)變形結(jié)構(gòu)支臂的結(jié)構(gòu)尺寸對機(jī)架的剛度及材料消耗有直接影響。根據(jù)支臂力矩的分布情況，增大比值H/l，使b<b,并適當(dāng)減薄腹板厚度是比較合理的。根據(jù)機(jī)架的跨距，每個(gè)支臂承受的負(fù)荷以及允許撓度值，可選取一個(gè)合理的H/l和b<b值。為了減小無下導(dǎo)軸承發(fā)電機(jī)的徑向振動(dòng)，通常在上機(jī)架支臂外端裝設(shè)承受徑向力的千斤頂。千斤頂?shù)牧硪欢斯潭ㄔ诎l(fā)電機(jī)機(jī)坑壁上。千斤頂?shù)妮d荷可按上導(dǎo)軸承總載荷的1.5~2倍考慮（此總載荷一般由機(jī)架的四分之一支臂承受）。為了使機(jī)坑壁在發(fā)電機(jī)板書磁極短路是不受損壞，在千斤頂上裝設(shè)了剪斷銷。為了適應(yīng)低速、大容量水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯熱膨脹引起的變形，國外已經(jīng)采用了適應(yīng)這個(gè)熱變形的機(jī)座，而固定在機(jī)座頂環(huán)上的上機(jī)架也相應(yīng)采用了適應(yīng)定子徑向變形的結(jié)構(gòu)（即不約束定子機(jī)座徑向脹大），支臂的下翼板底下裝有彈簧板，支臂采用徑向布置，這種結(jié)構(gòu)也能滿足適應(yīng)變形的要求，簡單適用。葛洲壩水輪發(fā)電機(jī)的定子機(jī)座與上機(jī)架采用了適應(yīng)這種熱變形的徑向銷釘連接固定結(jié)構(gòu)。對機(jī)架的制造工藝要求為滿足對機(jī)架焊接、加工的質(zhì)量要求，應(yīng)采取合理的工藝措施：（1）母材（鋼板或鑄件等）與焊條應(yīng)具有良好的可焊性。對于連續(xù)封閉焊縫，應(yīng)采用小規(guī)范對稱均勻的焊接的方式，以減小機(jī)架變形和焊縫應(yīng)力。（2）對于負(fù)荷機(jī)架，焊后應(yīng)退火，退火后再加工合縫面。（3）對于非負(fù)荷機(jī)架的合縫面，可先加工后焊接。焊接時(shí)兩合縫板應(yīng)搭焊拉筋，并采用合理的焊接方法和順序。焊后，合縫面的間隙應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)要求。（4）對于支臂外端下翼板底面的電墊板，可與中心體一起整體加工；也可在工地安裝時(shí)按實(shí)際情況配裝墊板，但在焊接時(shí)應(yīng)注意控制焊接變形。3.2負(fù)荷機(jī)架的計(jì)算（1）基本數(shù)據(jù)1.機(jī)架總負(fù)荷P=發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量+水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量+轉(zhuǎn)軸重量+機(jī)架自重+勵(lì)磁機(jī)重量+水推力等（kgf）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量：式中均已按米計(jì)K—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按下表1選取額定轉(zhuǎn)速定子鐵心內(nèi)徑K214-750150-214100-15054.6-10055-98-1210-184.3-6.83.1-4.02.45-3.11.55-2.16則根據(jù)已知=100=12.08m選取K=2.16所以水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量：114（tf）轉(zhuǎn)軸重量：32.6（tf）機(jī)架自重：80.7（tf）水推力：687（tf）由于現(xiàn)在很多勵(lì)磁機(jī)都不放置在機(jī)架上，則所以（kgf）2.作用在每個(gè)支臂上的力P=（kgf）（3·1）（kgf）式中m——支臂數(shù)。3.支臂對上、下圓板的徑向作用力T=（kgf）（3·2）（kgf）4.作用在中心體的總扭矩（）（3·3）（kgf·cm）式中——負(fù)荷的作用半徑（cm）5.中心體截面重心位置的慣性矩（1）重心位置（cm）（3·4）（cm）（3·5）（2）慣性矩（cm）（3·6）（cm）6.支臂截面積和慣性矩（設(shè)）（1）支臂外端（cm）（3·7）（cm）（cm）（3·8）（cm）（2）支臂內(nèi)端（cm）（3·9）（cm）（cm）（3·10）（cm）（3）比值；（3·11）；（4）計(jì)算系數(shù)、（查表2-2）表2-1計(jì)算系數(shù)、，0.001.001.000.051.021.011.101.051.030.151.081.040.201.111.050.251.151.070.301.191.090.351.231.100.401.281.120.451.331.140.501.381.160.601.531.200.701.721.250.802.011.310.902.561.38（2）應(yīng)力計(jì)算（1）上圓板內(nèi)圓切向應(yīng)力（kgf/cm）（3·12）（當(dāng)時(shí)，則應(yīng)計(jì)算下圓板內(nèi)圓切向應(yīng)力）。（kgf/cm）（2）支臂與中心體連接處應(yīng)力（合縫板型式）：a.下合縫板螺釘拉應(yīng)力（kgf/cm）（3·13）式中為下合縫板連接螺釘受拉總面積，cm。b.下合縫板焊縫剪應(yīng)力（kgf/cm）（3·14）式中為下合縫板與中心體焊縫受剪總面積，cm。（3）支臂內(nèi)端彎曲應(yīng)力（kgf/cm）（3·15）表2-2機(jī)架的許用應(yīng)力值（單位kgf/cm）許用應(yīng)力鋼種A4535CrMo[或][][][][]1800100090080090018502550（3）撓度計(jì)算（1）中心部分撓度：a.中心部分扭轉(zhuǎn)角（rad）（3·16）（rad）b.因扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的撓度（cm）（3·17）（cm）c.中心部分因剪力產(chǎn)生的撓度（cm）（3·18）（cm）式中：為中心部分筋板厚度，cm；G為剪切彈性模量，kg/cm。（2）支臂撓度：a.彎曲撓度（cm）（3·19）（cm）b.剪切撓度（cm）（3·20）（cm）（3）機(jī)架總撓度（cm）其中：動(dòng)撓度（cm）（cm）靜撓度（cm）機(jī)架的撓度計(jì)算值可參照表2-3確定。表2-3機(jī)架撓度取值范圍負(fù)荷（tf）跨距（m）撓度值（mm）>1000>103~51000（懸式機(jī)組）>1000（傘式機(jī)組）<101.5~3<500<50.5~1.5（4）機(jī)架剛度、柔度及自振頻率計(jì)算（1）機(jī)架軸向剛度（kgf/cm）（3·21）（kgf/cm）（2）機(jī)架支臂徑向柔度（cm/kgf）（3·21）（kgf/cm）（3）機(jī)架與推力軸承的合成剛度（kgf/cm）（3·22）（kgf/cm）式中：推力軸承軸向剛度，kgf/cm。（4）機(jī)架軸向固有頻率（次/min）（3·23）（次/min）式中：為機(jī)架靜載荷，kg。（5）共振比值系數(shù)（3·24）式中：Z為水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)。第四章水輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷下機(jī)架強(qiáng)度有限元分析4.1CATIA介紹CATIA是法國DassaultSystem公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，DassaultSystem成立于1981年，CATIA是英文ComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication的縮寫。在70年代DassaultAviation成為了第一個(gè)用戶，DassaultAviation是世界著名的航空航天企業(yè)，其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。從1982年到1988年，CATIA相繼發(fā)布了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強(qiáng)大的4版本，現(xiàn)在的CATIA軟件分為V4版本和V5版本兩個(gè)系列。V4版本應(yīng)用于UNIX平臺(tái)，V5版本應(yīng)用于UNIX和Windows兩種平臺(tái)。CATIA如今其在CAD/CAE/CAM以及PDM領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認(rèn)。其銷售利潤從最開始的一百萬美圓增長到現(xiàn)在的近二十億美元。雇員人數(shù)由20人發(fā)展到2，000多人。居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子\電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。CATIA提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括：從大型的波音747飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。在世界上有超過13,000的用戶選擇了CATIA。CATIA源于航空航天業(yè)，但其強(qiáng)大的功能已得到各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。CATIA的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。波音飛機(jī)公司使用CATIA完成了整個(gè)波音777的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個(gè)奇跡，從而也確定了CATIA在CAD/CAE/CAM行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。設(shè)計(jì)對象的混合建模：在CATIA的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無論是實(shí)體還是曲面，做到了真正的互操作；變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，CATIA提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力。幾何和智能工程混合建模：對于一個(gè)企業(yè)，可以將企業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)積累到CATIA的知識(shí)庫中，用于指導(dǎo)本企業(yè)新手，或指導(dǎo)新車型的開發(fā)，加速新型號(hào)推向市場的時(shí)間。CATIA具有在整個(gè)產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改能力，尤其是后期修改性無論是實(shí)體建模還是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的樹結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷的對產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改，即使是在設(shè)計(jì)的最后階段需要做重大的修改，或者是對原有方案的更新?lián)Q代，對于CATIA來說，都是非常容易的事。CATIA的各個(gè)模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此CATIA的各個(gè)模塊存在著真正的全相關(guān)性，三維模型的修改，能完全體現(xiàn)在二維，以及有限元分析，模具和數(shù)控加工的程序中。CATIA提供的多模型鏈接的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式已不再是新鮮的概念，總體設(shè)計(jì)部門只要將基本的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)放出去，各分系統(tǒng)的人員便可開始工作，既可協(xié)同工作，又不互相牽連；由于模型之間的互相聯(lián)結(jié)性，使得上游設(shè)計(jì)結(jié)果可做為下游的參考，同時(shí)，上游對設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的刷新。實(shí)現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。CATIA提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的2D、3D、參數(shù)化混合建模及數(shù)據(jù)管理手段，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析及仿真，數(shù)控加工和CATweb網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境，特別是CATIA中的針對汽車、摩托車業(yè)的專用模塊，使CATIA擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。V5版本的開發(fā)開始于1994年，CATIAV5版本是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長期以來在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIAV5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強(qiáng)大，并且開創(chuàng)了CAD/CAE/CAM軟件的一種全新風(fēng)格。4.2有限元分析有限元法（FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis）的基本概念是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個(gè)合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個(gè)世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個(gè)直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=RayleighRitz法+分片函數(shù)”，即有限元法是RayleighRitz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的RayleighRitz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一?？v觀當(dāng)今國際上CAE軟件的發(fā)展情況，可以看出有限元分析方法的一些發(fā)展趨勢：1、與CAD軟件的無縫集成當(dāng)今有限元分析軟件的一個(gè)發(fā)展趨勢是與通用CAD軟件的集成使用，即在用CAD軟件完成部件和零件的造型設(shè)計(jì)后，能直接將模型傳送到CAE軟件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分并進(jìn)行分析計(jì)算，如果分析的結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求則重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，直到滿意為止，從而極大地提高了設(shè)計(jì)水平和效率。為了滿足工程師快捷地解決復(fù)雜工程問題的要求，許多商業(yè)化有限元分析軟件都開發(fā)了和著名的CAD軟件（例如Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。有些CAE軟件為了實(shí)現(xiàn)和CAD軟件的無縫集成而采用了CAD的建模技術(shù)，如ADINA軟件由于采用了基于Parasolid內(nèi)核的實(shí)體建模技術(shù)，能和以Parasolid為核心的CAD軟件（如Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks）實(shí)現(xiàn)真正無縫的雙向數(shù)據(jù)交換。2、更為強(qiáng)大的網(wǎng)格處理能力有限元法求解問題的基本過程主要包括：分析對象的離散化、有限元求解、計(jì)算結(jié)果的后處理三部分。由于結(jié)構(gòu)離散后的網(wǎng)格質(zhì)量直接影響到求解時(shí)間及求解結(jié)果的正確性與否，近年來各軟件開發(fā)商都加大了其在網(wǎng)格處理方面的投入，使網(wǎng)格生成的質(zhì)量和效率都有了很大的提高，但在有些方面卻一直沒有得到改進(jìn)，如對三維實(shí)體模型進(jìn)行自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分和根據(jù)求解結(jié)果對模型進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，除了個(gè)別商業(yè)軟件做得較好外，大多數(shù)分析軟件仍然沒有此功能。自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分是指對三維實(shí)體模型程序能自動(dòng)的劃分出六面體網(wǎng)格單元，現(xiàn)在大多數(shù)軟件都能采用映射、拖拉、掃略等功能生成六面體單元，但這些功能都只能對簡單規(guī)則模型適用，對于復(fù)雜的三維模型則只能采用自動(dòng)四面體網(wǎng)格劃分技術(shù)生成四面體單元。對于四面體單元，如果不使用中間節(jié)點(diǎn)，在很多問題中將會(huì)產(chǎn)生不正確的結(jié)果，如果使用中間節(jié)點(diǎn)將會(huì)引起求解時(shí)間、收斂速度等方面的一系列問題，因此人們迫切的希望自動(dòng)六面體網(wǎng)格功能的出現(xiàn)。自適應(yīng)性網(wǎng)格劃分是指在現(xiàn)有網(wǎng)格基礎(chǔ)上，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果估計(jì)計(jì)算誤差、重新劃分網(wǎng)格和再計(jì)算的一個(gè)循環(huán)過程。對于許多工程實(shí)際問題，在整個(gè)求解過程中，模型的某些區(qū)域?qū)?huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)變，引起單元畸變，從而導(dǎo)致求解不能進(jìn)行下去或求解結(jié)果不正確，因此必須進(jìn)行網(wǎng)格自動(dòng)重劃分。自適應(yīng)網(wǎng)格往往是許多工程問題如裂紋擴(kuò)展、薄板成形等大應(yīng)變分析的必要條件。3.由求解線性問題發(fā)展到求解非線性問題隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，線性理論已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的要求，許多工程問題如材料的破壞與失效、裂紋擴(kuò)展等僅靠線性理論根本不能解決，必須進(jìn)行非線性分析求解，例如薄板成形就要求同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的大位移、大應(yīng)變（幾何非線性）和塑性（材料非線性）；而對塑料、橡膠、陶瓷、混凝土及巖土等材料進(jìn)行分析或需考慮材（點(diǎn)巧，學(xué)習(xí)起來也較為困難。為此國外一些公司花費(fèi)了大量的人力和物力開發(fā)非線性求解分析軟件，如ADINA、自考助學(xué)單位：ABAQUS等。它們的共同特點(diǎn)是具有高效的非線性求解器、豐富而實(shí)用的非線性材料庫，ADINA還同時(shí)具有隱式和顯式兩種時(shí)間積分方法。4.由單一結(jié)構(gòu)場求解發(fā)展到耦合場問題的求解2013年湖北省成人高等教育本科生申請學(xué)士學(xué)位外語考試（下稱“成人學(xué)士學(xué)位外語考試”）將于2013年3月有限元分析方法最早應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要用來求解線性結(jié)構(gòu)問題，實(shí)踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方法。而且從理論上也已經(jīng)證明，只要用于離散求解進(jìn)行。為做好網(wǎng)上報(bào)名和現(xiàn)場確認(rèn)工作，請各有關(guān)學(xué)院、函授站（點(diǎn)"熱力耦合規(guī)定的時(shí)間、問題。當(dāng)流體在彎管中流動(dòng)時(shí)，流體壓力會(huì)使彎管產(chǎn)生變形，而管的變形又反過來影響到流體的流動(dòng)，這就需要對結(jié)構(gòu)場和流場的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即所謂"。現(xiàn)將有關(guān)事項(xiàng)通知如下："的問題。由于有限元的應(yīng)用越來越深入，人們關(guān)注的問題越來越復(fù)雜，耦合場的求解必定成為CAE軟件的發(fā)展方向。5.程序面向用戶的開放性名對象及條件隨著商業(yè)化的提高，各軟件開發(fā)商為了擴(kuò)大自己的市場份額，滿足用戶的需求，在軟件的功能、易用性等方面花費(fèi)了大量的投資，但由于用戶的要求千差萬別，不管他們怎樣努力也不可能滿足所有用戶的要求，因此必須給用戶一個(gè)開放的環(huán)境，允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況對軟件進(jìn)行擴(kuò)充，包括用戶自定義單元特性、用戶自定義材料本構(gòu)（結(jié)構(gòu)本構(gòu)、熱本構(gòu)、流體本構(gòu)）、用戶自定義流場邊界條件、用戶自定義結(jié)構(gòu)斷裂判據(jù)和裂紋擴(kuò)展規(guī)律等等。1.已取得學(xué)籍、修完本科階段英語課程（外語專業(yè)學(xué)生為第二外語）并取得合格成績的三峽大學(xué)成人教育本科在校學(xué)生。關(guān)注有限元的理論發(fā)展，采用最先進(jìn)的算法技術(shù)，擴(kuò)充軟件的性能，提高軟件性能以滿足用戶不斷增長的需求，是CAE軟件開發(fā)商的主攻目標(biāo)，也是其產(chǎn)品持續(xù)占有市場，求得生存和發(fā)展的根本之道。2.已注冊為三峽大學(xué)自學(xué)考試本科在籍學(xué)生。2012年12月份畢業(yè)的湖北省高等教育自學(xué)考試學(xué)生符合國家學(xué)士學(xué)位授予條件的可以報(bào)考。二、報(bào)名日期2013年湖北省成人學(xué)士學(xué)位外語考試報(bào)名實(shí)行網(wǎng)上報(bào)名與現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)相結(jié)合的方式進(jìn)行。1、網(wǎng)上報(bào)名時(shí)間：2013年有限元分析步驟日-對于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運(yùn)算求解不同。有限元求解問題的基本步驟通常為：5日（3月第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)格越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。日17第四步：單元推導(dǎo)：對單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。7天時(shí)間對工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時(shí)不僅精度低，而且有缺秩的危險(xiǎn)，將導(dǎo)致無法求解。2、現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)時(shí)間：第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方案（聯(lián)合方程組），反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。總裝是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。年3月日-3月10日（每天上午8：00-12：00、下午1：30-4：30）。3機(jī)架材料強(qiáng)度要求現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)地點(diǎn)：三峽大學(xué)成人教育學(xué)院（中校區(qū)圖書館一樓）（原宜昌師專校園內(nèi)，地址：宜昌市勝利三路的水輪發(fā)電機(jī)，采用全傘式布置，因此承重部分為下機(jī)架，該下機(jī)架是水輪發(fā)電機(jī)的主要部件之一，在運(yùn)行工況下，除了承受軸向靜載荷的作用外，還受到交變動(dòng)載荷的作用。實(shí)踐表明作用力越大，部件的變形越大，當(dāng)作用力過大時(shí)，部件則將發(fā)生斷裂或者顯著塑性形變，顯然部件工作是發(fā)生意外斷裂或者顯著塑性形變是不容許的。號(hào)）。例如，如果機(jī)床主軸或床身變形過大將影響加工精度，齒輪變形過大，勢必影響齒輪吻合，而水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架發(fā)生變形，將影響推力軸承等部件的位置，從而影響整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行工況，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致事故發(fā)生，因此，水輪發(fā)電機(jī)機(jī)架工作是產(chǎn)生失穩(wěn)是更不允許的。三、報(bào)名辦法針對上訴情況，對機(jī)架設(shè)計(jì)提出以下要求：1、網(wǎng)上報(bào)名1、（2機(jī)架應(yīng)該具備足夠的穩(wěn)定性（即保持原有平衡形式的能力），以保持在規(guī)定的使用條件下不失穩(wěn)。（3以上三項(xiàng)是保證機(jī)架正?；蛘甙踩ぷ鞯幕疽蟆Ｔ谠O(shè)計(jì)部件是除應(yīng)該滿足上述要求外，還應(yīng)該盡可能的合理選用材料與節(jié)省材料，從而降低制造成本并減輕機(jī)架重量。為了安全可靠，往往希望選用優(yōu)質(zhì)材料與較大截面尺寸，但是，由此可能造成材料浪費(fèi)與結(jié)構(gòu)笨重?？梢姲踩c經(jīng)濟(jì)及安全及重量之間存在矛盾。因此，如何合理選用材料，如何確定構(gòu)件的截面形狀與尺寸，便成為機(jī)架設(shè)計(jì)中的一些十分重要的問題。網(wǎng)報(bào)號(hào)和密碼。切莫因手誤報(bào)錯(cuò)了學(xué)校和現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)點(diǎn)。2、現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)網(wǎng)上報(bào)名成功后，考生在20134.4機(jī)架主要部件展示月7日—310中心體期間，持二代身份證中心體是由上圓板、下圓板和立板等組裝成的圓盤形焊接結(jié)構(gòu)。根據(jù)推力軸承的布置方式分為以下幾種類型：或二代身份證信息讀不出來的將無法報(bào)名）憑網(wǎng)報(bào)號(hào)中心體有典型機(jī)架中心體如下圖所示：所有考生都必須進(jìn)行網(wǎng)上報(bào)名，參加網(wǎng)上報(bào)名的人員不得進(jìn)行現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)。只進(jìn)行了網(wǎng)上報(bào)名而未到報(bào)名點(diǎn)辦理確認(rèn)手續(xù)的人員當(dāng)次報(bào)名無效。（1）繳費(fèi)。按省財(cái)政廳、省物價(jià)局規(guī)定，考生參加成人學(xué)士學(xué)位外語考試應(yīng)交報(bào)名考試費(fèi)50元。、上圓板2、加強(qiáng)面3、軸承座墊板4、合縫板5、下圓板）采集照片?？忌浆F(xiàn)場采集二代身份證上的照片信息和本人現(xiàn)場照片信息。身份證上的照片和現(xiàn)場采集的電子照片將同時(shí)作為準(zhǔn)考證上的圖像使用。、橫梁7、立筋8、導(dǎo)軸承座圈構(gòu)成）3）確認(rèn)報(bào)名信息。照相結(jié)束后，工作人員打印《報(bào)名信息表》給考生核對，考生仔細(xì)核對無誤后，在表上親筆簽名確認(rèn)。推力軸承與導(dǎo)軸承合用一個(gè)油槽的機(jī)架中心體如下圖所示：四、考試1、考試時(shí)間：3月30日上午、軸承座墊板2、上圓板、合縫板、4油槽立筋、2立筋構(gòu)成）英語、日語和法語。3、考試大綱裝有到軸承的機(jī)架中心體如下圖所示：省學(xué)位辦與省教育考試院聯(lián)合制訂的版）（由1-2-該書在現(xiàn)場確認(rèn)期間有少量現(xiàn)買，定價(jià)上圓板3-合縫板4-立筋5-下圓板構(gòu)成）準(zhǔn)考證下載時(shí)間：2013年3月23日至29日。5、考試時(shí)考生一律刷二代身份證進(jìn)入考點(diǎn)，考場根據(jù)二代身份證信息核驗(yàn)考生身份。沒有二代身份證或二代身份證信息刷不出來的考生一律不準(zhǔn)進(jìn)入考點(diǎn)。三峽大學(xué)成教育學(xué)院教學(xué)管理部聯(lián)系人陳2-腹板、合縫板五、學(xué)位英語考前培訓(xùn)它是連接機(jī)架中心體和支臂的一個(gè)部件，主要鏈接方式有固定連接和螺栓連接兩種方式。下面就展示一下螺栓連接的合縫板如下圖所示：為提高學(xué)位英語考試通過率，成人教育學(xué)院綜合考試部3年由（1-螺桿3月24日兩個(gè)周末全天培訓(xùn)成人學(xué)位英語考試課，培訓(xùn)32學(xué)時(shí)，培訓(xùn)費(fèi)200元/人，有意參加培訓(xùn)者，其報(bào)名交費(fèi)在現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)時(shí)一并辦理4.5機(jī)架模型設(shè)計(jì)極其裝配。附：湖北省教育考試院《關(guān)于做好2013年成人高等教育本科生申請學(xué)士學(xué)位外語考試工作的通知》（鄂高考〔2012〕71號(hào)中心體內(nèi)部結(jié)構(gòu)三視圖如下三峽大學(xué)成人教育學(xué)院二０一二年十二月支臂三視圖2012〕71湖北省教育考試院關(guān)于做好2013本科生申請學(xué)士學(xué)位外語考試工作的通知中心體與支臂裝配圖成人高等教育本科生申請學(xué)士學(xué)位外語考試（下稱“成人中設(shè)計(jì)先利用part3月中的product文檔將中心體和支臂的三維立體圖進(jìn)行行裝配會(huì)得到中心體和支臂的裝配圖。（圖7、8、9、10來至CATIA中文檔見附件中）1.湖北省內(nèi)國家承認(rèn)學(xué)歷，已修完本科階段英語課程（外語專業(yè)學(xué)生為第二外語）并取得合格成績的各類成人高等學(xué)校本科在校學(xué)生及湖北省高等教育自學(xué)考試本科在籍學(xué)生。2.2012年12月份畢業(yè)的湖北省高等教育自學(xué)考試學(xué)生符合國家學(xué)士學(xué)位授予條件的可以報(bào)考。（二）報(bào)名時(shí)間及地點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況為裝配好的機(jī)架添加材料屬性，單擊圖標(biāo)系統(tǒng)將自動(dòng)彈出如下圖成教學(xué)士學(xué)位外語考試實(shí)行網(wǎng)上報(bào)名與現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)相結(jié)合的報(bào)名方式。1.選擇metal（金屬材料）窗口下的steel27日-3月5日（3月5日下午4.6機(jī)架裝配圖有限元分析2.現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)時(shí)間：GenerativeStructuralAnalysis模塊，將搭建好的機(jī)架裝配件導(dǎo)入到3月611如下圖所示3月10日3.圖中左上角為機(jī)架在Analysis（三）報(bào)名點(diǎn)安排NodesandElements選項(xiàng)然后點(diǎn)擊原則上本校學(xué)生在本校報(bào)考，申請省外高校學(xué)士學(xué)位的省內(nèi)學(xué)生統(tǒng)一在武漢大學(xué)報(bào)名點(diǎn)報(bào)考。報(bào)名點(diǎn)見附件1后系統(tǒng)將自動(dòng)對怎個(gè)機(jī)架模型進(jìn)行模擬計(jì)算并得出一下結(jié)果如圖12所示（四）報(bào)名辦法1.由此圖不難發(fā)現(xiàn)中心體并沒有與支臂的網(wǎng)格劃分的大小一致因此雙擊中心體中間的圖標(biāo)將出現(xiàn)如圖12右下角的網(wǎng)格大小選項(xiàng)將網(wǎng)格大小設(shè)置與支臂一樣大小（都為77mm）將得到圖（）閱讀、了解報(bào)名規(guī)定和流程。包括：閱讀報(bào)名平臺(tái)首頁的《2013年湖北省成人學(xué)士學(xué)位外語考試報(bào)名注意事項(xiàng)》，了解報(bào)名相關(guān)信息。閱讀報(bào)名平臺(tái)首頁左邊欄目的《2013年湖北省成人學(xué)士學(xué)位外語考試報(bào)名點(diǎn)代碼及聯(lián)系方式》，了解現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)點(diǎn)的地址、聯(lián)系電話；閱讀《2013就計(jì)算的時(shí)間來說不難發(fā)現(xiàn)計(jì)算得到圖13的結(jié)果比圖（3）點(diǎn)擊“進(jìn)入網(wǎng)報(bào)系統(tǒng)”進(jìn)入注冊平臺(tái)，單擊“新用戶”按鈕，閱讀《成人學(xué)士學(xué)位外語考試考生誠信應(yīng)考承諾書》，若愿意遵守相關(guān)規(guī)定，單擊“我遵守”進(jìn)入考生基本信息填報(bào)頁面，詳細(xì)填寫考生基本信息。若點(diǎn)擊“我不遵守”，則退出報(bào)名系統(tǒng)。（4）填報(bào)個(gè)人信息?？忌鷦?wù)必認(rèn)真填寫并仔細(xì)核對姓名、身份證號(hào)、學(xué)位授予學(xué)校等重要信息。圖（5選擇申請學(xué)位學(xué)校和現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)點(diǎn)，并預(yù)約現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)時(shí)間。點(diǎn)擊“預(yù)報(bào)名人數(shù)查詢”，了解本人所在現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)點(diǎn)不同時(shí)間預(yù)約考生人數(shù)情況，選擇人數(shù)相對較少的時(shí)間預(yù)約現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)。（6）提交報(bào)名信息，獲取網(wǎng)報(bào)號(hào)。點(diǎn)擊“提交報(bào)名信息”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示“信息錄入成功”，并提供給考生本次網(wǎng)報(bào)的網(wǎng)報(bào)號(hào)。（AnalysisConnectionsManager以下的6位數(shù)以上21位以內(nèi)。個(gè)接觸面建立與實(shí)際中一樣的連接方式因此點(diǎn)擊圖標(biāo)（8）點(diǎn)擊“關(guān)閉窗口”退出系統(tǒng)。為了保證考生信息不被他人惡意修改，考生完成網(wǎng)報(bào)流程后務(wù)必點(diǎn)擊“關(guān)閉窗口”退出系統(tǒng)。8個(gè)接觸均為剛性連接將會(huì)得到圖網(wǎng)報(bào)后考生若對自己填報(bào)的信息有疑問或發(fā)現(xiàn)填報(bào)的信息有誤，可在網(wǎng)報(bào)期間憑自己的網(wǎng)報(bào)號(hào)和密碼登錄網(wǎng)報(bào)系統(tǒng)，在“網(wǎng)報(bào)號(hào)”和“密碼”欄內(nèi)輸入本人的網(wǎng)報(bào)號(hào)和密碼，進(jìn)入“考生信息界面”核對和修改信息。如果忘記密碼，點(diǎn)擊“忘記密碼”進(jìn)入“獲取密碼所需信息錄入”頁面輸入相應(yīng)內(nèi)容即可找回密碼。，圖中的紅叉就為姓名和身份證號(hào)信息。如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，須及時(shí)在網(wǎng)報(bào)系統(tǒng)中修改。然后，選擇圖標(biāo)固定整個(gè)機(jī)架如圖16所有考生都必須進(jìn)行網(wǎng)上報(bào)名，未現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)。只進(jìn)行了網(wǎng)上報(bào)名而未到報(bào)名點(diǎn)辦理確認(rèn)手續(xù)的人員當(dāng)次報(bào)名無效最后，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況對整個(gè)機(jī)架施加受力選擇圖將會(huì)彈出圖框考生必須本人持二代身份證前往現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)。現(xiàn)場報(bào)名確認(rèn)流程及辦法如下：輸入受力的負(fù)荷如上圖）核對基本信息?？忌鷮⒈救说亩矸葑C放在報(bào)名確認(rèn)系統(tǒng)的二代身份證識(shí)別儀上——報(bào)名確認(rèn)系統(tǒng)將自動(dòng)顯示并打印其《2013年湖北省成教本科生申請學(xué)士學(xué)位外語考試考生報(bào)名信息表》（下稱《報(bào)名信息表》）z軸的負(fù)方向施加力并在Z軸選項(xiàng)里面確定施加力的大小）就會(huì)得到如圖18圖18點(diǎn)擊對部件進(jìn)行計(jì)算后根據(jù)需要得到的結(jié)果選擇要得到的結(jié)果的圖標(biāo)。馮米斯應(yīng)力顯示：單機(jī)圖標(biāo)中的圖標(biāo)，顯示了馮米斯應(yīng)力圖，見圖19.馮米斯應(yīng)力圖用于評價(jià)盈利分布情況，右面是CATIA自動(dòng)生成的調(diào)色盤顏色從藍(lán)到紅，表示應(yīng)力逐漸變大。當(dāng)鼠標(biāo)指向節(jié)點(diǎn)是就是反映的次節(jié)點(diǎn)的圖19（馮米斯應(yīng)力圖）位移顯示：單機(jī)圖標(biāo)，顯示了位移圖，見圖20位移顯示代表變形情況，也是用顏色代表位移值，自動(dòng)生成調(diào)色板代表一定范圍的位移值，鼠標(biāo)在節(jié)點(diǎn)時(shí)可顯示此點(diǎn)的位移值圖20（位移顯示圖）主應(yīng)力顯示：單擊圖標(biāo)，顯示了主應(yīng)力的張量圖，見圖21。該功能顯示節(jié)點(diǎn)出的應(yīng)力張量的符號(hào)，重整個(gè)顯示圖可以看到形體承接顯示載荷的路徑和狀態(tài)，顏色從藍(lán)到紅，表示應(yīng)力逐漸變大。圖21（主應(yīng)力張量顯示圖）顯示位移或應(yīng)力的最大最小值：單擊圖標(biāo)，可以在位移或應(yīng)力圖上標(biāo)注位移