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      在風電機組的開發設計中，輪轂把葉片載荷傳遞給電機轉子，切割磁力線，產生電流。因而，葉片的載荷對輪轂的作用很明顯，輪轂是否能夠有效的抵御葉片載荷并將其平穩地傳遞給電機轉子就顯得尤為重要。所以，本研究重點研究輪轂在葉片載荷作用下的強度分析結果。
      采用SolidWorks 軟件生成輪轂以及相關部件的幾何模型。葉片載荷在GL(German ischer Lioyd)規范定義的坐標系提出，如圖所示。幾何模型見圖。應力在ANSYS坐標系下表示出來。輪轂的中心與卡氏坐標系的原點重合，輪轂的軸線與整體坐標系的，軸重合。為了施加由葉片傳遞過來的單位載荷，在葉片的根部建立局部坐標系，其z軸與葉片軸向重合，x軸與整體坐標系的x軸同向，y軸由右手定則確定。
      由于輪轂的幾何模型較為復雜，先將裝配體導入ANSYS的WorkBench平臺，對輪轂采用以六面體為主導(Hex Dominant)的單元劃分網格。然后再將生成文件導入ANSYS經典界面進行其余部件的有限元網格劃分。這樣做的目的在于在輪轂表面形成較好的網格，為后續進行的疲勞分析做準備。整體有限元模型見圖。輪轂、電機網格細節見圖。
      為了給葉片根部施加載荷，采用剛性非常大的梁單元(type Beam4)建立連接葉片根部頂面和輪轂根部加載點的載荷傘(spider swebs)，電機定子主軸用剛性很大的Beam4單元模擬。只有電機主軸承的外圈滾道建立實體模型，通過Beam4單元將其連接到主軸上。輪轂有限元模型在電機主軸的末端施加全約束(Beam 4 element node fixed in all DOF)，圖顯示了模型的邊界條件。
      為了阻止葉片的旋轉，約束載荷傘中心點沿葉片軸線的旋轉自由度(z-axis)，變槳軸承被稱為8點接觸軸承 ( 8 point contact bearing)，因為每個軸承滾珠與滾道之間有4個接觸點，同時變槳軸承有上下兩排滾道。
      用Link10單元模擬軸承滾珠的力學行為。Link10單元是三維桿單元(3D spar elements)，在本研究中Link10單元被定義為只承受壓力。
      在變槳軸承的旋轉端與非旋轉端的兩個相對的節點之間定義Link10單元。圖給出了link單元與軸承的位置關系。在圖中，只顯示了一組Link10單元。顯示了所有的link10單元 在每一組中，每個Link10單元有各自的實常數(Real Constant)。通過調整實常數中初始應變的設置，進而模擬滾珠(ball)與滾道之間的縫隙。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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