Лаборатория конечноэлементного анализа DSMFEM

Русский
English

Для расчета напряженно-деформированного состояния намоточного устройства при намотке проводника была построена конечноэлементная модель катушки, включающая фланцы, трубу, замыкающую вставку и прижимы. Между трубой и вставкой введены связи, передающие касательные силы для исключения депланации сечения трубы. Модель насчитывает более 63000 конечных элементов, более 42000 узлов и около 173600 степеней свободы упругой задачи.

Конечноэлементная модель намоточного устройств

Конечноэлементная модель намоточного устройства (28 витков).

Усилия от намотки проводника для двух стадий намотки, характеризуемых разным числом витков, смоделированы распределенной нормальной и касательной нагрузкой. Нормальная нагрузка соответствует давлению на цилиндрической поверхности, сила натяжения проводника учтена введением касательных сил на длине 3,5 витков проводника. Величина касательных сил определена из условия равенства крутящих моментов.

Coil28Stress.png

Распределение эквивалентных напряжений (МПа) в намоточном устройстве для случая 28 витков.

Деформация намоточного устройства при намотке 28 виткв

Деформации намоточного устройства для случая 28 витков (масштаб перемещений 100:1).

Эквивалентные напряжения при монтаже прижимов катушки

Распределение эквивалентных напряжений (МПа) при монтаже прижимов.

Для уточнения напряженно-деформированного состояния намоточного устройства была построена дополнительная модель, включающая проводник под действием растягивающей нагрузки. Проводник моделируется стержневыми конечными элементами с сечением и механическими характеристиками реального проводника. Взаимодействие между соседними витками не учитывалось. Нагрузкой является усилие растяжения проводника обмотки и касательные силы, соответствующие прикладываемому при намотке крутящему моменту. Нормальные силы, передаваемые на оправку со стороны проводника, обусловлены упругим натяжением проводника и вычисляются автоматически.

Уточненная модель катушки с проводником

Уточненная модель намоточного устройства с проводником.

Напряжения в катушке при намотке проводника

Напряжения (МПа) и деформации намоточного устройства (масштаб перемещений 20:1, проводник не показан).

Деформация катушки при намотке проводника

Деформации намоточного устройства (масштаб перемещений 100:1, проводник не показан).

Расчет намоточного устройства