基于尺寸优化的水轮发电机上机架轻量化设计

摘要

上机架是水轮发电机中的重要承载部件.以上机架为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动态特性进行仿真分析.基于结构尺寸优化设计方法,选择上机架结构的8种板厚为设计变量,以正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,进行以其质量最小为目标的优化设计.通过复合形法进行寻优迭代,得到上机架优化设计结果.轻量化设计后上机架的最大应力及最大位移均在许用值范围内,其动态特性满足设计要求.上机架结构的质量减小527 kg,减重率达25.5％,实现了轻量化目标.