[發(fā)明專利]基于拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化的風(fēng)電葉片模具鋼架的設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110900944.4
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN113626949A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宦海祥;葉香晨;劉偉;濮建飛;霍福松;張可;徐文強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06F30/23
• 代理公司: 南京業(yè)騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 繆友益

本發(fā)明公開了基于拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化的風(fēng)電葉片模具鋼架的設(shè)計(jì)方法，涉及海上風(fēng)電模具鋼架支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，所述設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：步驟a：模具支撐鋼架載荷計(jì)算；步驟b：對(duì)模具支撐鋼架進(jìn)行分段拓?fù)鋬?yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化后得到模具支撐鋼架的抽象曲線；步驟c：構(gòu)建桿件的屬性庫并編號(hào)，所述桿件的屬性庫包括桿件的材料、截面形狀和截面尺寸，從所述桿件的屬性庫中選擇所述連接桿和所述截面框架中各桿件的材料、截面形狀和截面尺寸；步驟d)構(gòu)建優(yōu)化模型，使用遺傳算法對(duì)連接桿和所述截面框架中各桿件的材料、截面形狀和截面尺寸的截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化，獲得合適的截面尺寸。該方法能夠節(jié)省模具支撐鋼架的設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上風(fēng)電模具鋼架支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及基于拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化的風(fēng)電葉片模具鋼架的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)電葉片的長度變得越來越長，然而風(fēng)電葉片模具的生產(chǎn)成本呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。現(xiàn)階段風(fēng)電葉片模具主要分成兩個(gè)部分：玻璃鋼殼體和模具支撐鋼架。

當(dāng)前國內(nèi)風(fēng)電葉片模具支撐鋼架的設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，一般根據(jù)不同的葉片選用相同的結(jié)構(gòu)支撐形式，利用二次開發(fā)技術(shù)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的外形繪制出模具鋼架抽象曲線，然后通過有限分析計(jì)算模具鋼架的強(qiáng)度和變形量來驗(yàn)證是否滿足要求。在此設(shè)計(jì)流程中，模具廠家只能給出滿足支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)方案，而這種方案并不是整體支撐結(jié)構(gòu)最輕的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。故需要一種方法提高設(shè)計(jì)效率，得出整體支撐結(jié)構(gòu)最輕的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，降低生產(chǎn)成本。

當(dāng)前葉片模具鋼架是通過編寫NX二次開發(fā)程序自動(dòng)生成的，根據(jù)葉片外形3D模型、截面框架位置文件設(shè)置好的鋼架底面高度，自動(dòng)生成鋼架及鋼架抽象曲線，然后根據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鋼架抽象曲線賦予梁截面，最后通過有限元分析鋼架是否滿足強(qiáng)度和剛度要求，若不滿足，分析有限分析結(jié)果，對(duì)梁截面進(jìn)行調(diào)整，直至滿足設(shè)計(jì)要求。但此方法效率比較低下，并且特別依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。所設(shè)計(jì)出來的鋼架支撐結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但也不一定是近似最優(yōu)方案，不能有效的控制生產(chǎn)成本。

這主要是因?yàn)槿鄙傧到y(tǒng)的模具鋼架設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供基于拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化的風(fēng)電葉片模具鋼架的設(shè)計(jì)方法，該方法基于拓?fù)鋬?yōu)化和截面尺寸優(yōu)化，能夠節(jié)省模具支撐鋼架的設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約成本。

技術(shù)方案：基于拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化的風(fēng)電葉片模具鋼架的設(shè)計(jì)方法，所述葉片模具包括玻璃鋼殼體、截面板和模具支撐鋼架，所述玻璃鋼殼體設(shè)置在所述模具支撐鋼架上方，所述截面板的下端與所述截面框架連接，所述截面板的上端與所述玻璃鋼殼體連接；

所述模具支撐鋼架包括由桿件制成的若干截面框架、第一頂部主梁、第二頂部主梁、第一底部主梁和第二底部主梁；若干截面框架間隔排列；所述截面框架的左側(cè)上端與第一頂部主梁連接，所述截面框架的左側(cè)下端與第一底部主梁連接，所述截面框架的右側(cè)上端與第二頂部主梁連接，所述截面框架的右側(cè)下端與第二底部主梁連接，第一頂部主梁和第一底部主梁之間、第二頂部主梁和第二底部主梁之間均設(shè)有若干傾斜的連接桿；

所述設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：

步驟a：模具支撐鋼架載荷計(jì)算：

根據(jù)葉片長度將所述葉片模具進(jìn)行分段，設(shè)置每段葉片模具上的截面框架的數(shù)量，并估算每段鋼架上的玻璃鋼殼體、截面板和葉片的重量；構(gòu)建模具支撐鋼架的支撐結(jié)構(gòu)初始空間設(shè)計(jì)區(qū)域，并設(shè)定每個(gè)截面框架上的外載荷的質(zhì)量；

步驟b：對(duì)模具支撐鋼架的支撐結(jié)構(gòu)初始空間設(shè)計(jì)區(qū)域采用殼單元來填充，采用截面框架的形式構(gòu)建模具支撐鋼架結(jié)構(gòu)，對(duì)模具支撐鋼架進(jìn)行分段拓?fù)鋬?yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化后得到模具支撐鋼架的抽象曲線；

步驟c：構(gòu)建桿件的屬性庫并編號(hào)，所述桿件的屬性庫包括桿件的材料、截面形狀和截面尺寸，從所述桿件的屬性庫中選擇所述連接桿和所述截面框架中各桿件的材料、截面形狀和截面尺寸；