CN111339705B - 一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，利用有限元仿真软件最大程度上模拟了干式变压器的结构尺寸、装配关系及固定形式，保证了网格质量，提高了求解效率；选取相应的海洋运输机械环境条件模拟运载船舶所受的海浪冲击，完成了变压器的动态摇摆仿真运动，通过仿真得到应力响应值，判断出变压器在海洋运输过程中最可能发生机械强度失效的结构，解决了瞬态冲击仿真不能模拟出海浪冲击的载荷曲线的问题，并且可以在产品研发阶段提前评估干式变压器在海洋运输工况下的可靠性，优化出最可靠的产品结构。

Description

一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法

技术领域

本发明涉及变压器运输技术领域，具体为一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法。

背景技术

干式变压器是一种广泛用于局部照明、高层建筑、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。干式变压器一般在工厂组，再将组装好的运输至目的地，而采用船舶将干式变压器运输至目的地则是最常用的运输方法，为了防止干式变压器在运输中失效，一般会采用瞬态冲击去模拟船舶运输进行仿真，以防止干式变压器在采用船舶运输后失效。

但是，由于干式变压器的组件数量较多，装配工艺较复杂，船舶受到的载荷不同，反复处于倾斜摇摆的工况之中，以至于传统的瞬态冲击不能模拟出海浪冲击的载荷曲线，使得海洋运输方案失效原因分析变得困难，因此，急需一种能够能够模拟海洋运输对干式变压器进行仿真的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，解决了瞬态瞬态冲击仿真不能模拟出海浪冲击的载荷曲线的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，包括：

建立变压器和整装外壳的三维模型；

模拟海洋运输的动态摇摆；

基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性。

优选的，所述模拟海洋运输的动态摇摆包括：

模拟倾斜稳态工况；

模拟摇摆瞬态工况。

优选的，所述模拟倾斜稳态工况，包括：

选择船舶倾斜稳态的机械条件；

在Table中输入船舶倾斜稳态的机械条件。

优选的，所述模拟倾斜稳态工况，在所述选择船舶倾斜稳态的机械条件前，还包括：

设置所述变压器整体的装配关系；

设置变压器整体的固定约束；

设置变压器各部件的材料属性。

优选的，所述模拟摇摆瞬态工况，包括：

求解出所述变压器在摇摆动态中的载荷响应曲线；

在Table中输入船舶摇摆瞬态的机械条件。

优选的，所述模拟摇摆瞬态工况中，在求解出所述变压器在摇摆动态中的载荷响应曲线前，还包括：

设置所述变压器整体与船舶甲板的固定约束；

设置船舶甲板与海面之间的机械转动副；

编制机械转动副的驱动程序代码；

提交运动学求解。

优选的，在所述编制机械转动副的驱动程序代码后，提交运动学求解前，还包括：

验证驱动程序代码的正确性。

优选的，在所述建立变压器和整装外壳的三维模型之后，在所述模拟倾斜稳态工况之前，还包括：

在前处理软件HyperMesh中利用1D、2D、3D单元建立变压器及整装外壳的动力学仿真模型。

优选的，所述基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性，包括：

在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看1σ应力的大小和分布的位置；

根据随机振动理论公式计算出3σ应力的大小，对比所述变压器各部件材料的抗拉强度，评估所述变压器各部件的可靠性。

优选的，在所述在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看1σ应力的大小和分布的位置前，还包括：

在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，并提交dynamicstructure求解。

由上述内容可知，本发明提供了一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，通过建立变压器和整装外壳的三维模型；然后模拟海洋运输的动态摇摆；最后基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性。通过上述公开的海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，利用有限元仿真软件最大程度上模拟了干式变压器的结构尺寸、装配关系及固定形式，保证了网格质量，提高了求解效率；选取相应的海洋运输机械环境条件模拟运载船舶所受的海浪冲击，完成了变压器的动态摇摆仿真运动，通过仿真得到应力响应值，判断出变压器在海洋运输过程中最可能发生机械强度失效的结构，解决了瞬态冲击仿真不能模拟出海浪冲击的载荷曲线的问题，并且可以在产品研发阶段提前评估干式变压器在海洋运输工况下的可靠性，优化出最可靠的产品结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法流程图；

图2为本发明提供的变压器有限元模型图；

图3为本发明提供的变压器有限元模型侧视图；

图4为本发明提供的变压器有限元模型正视视图；

图5为本发明提供的变压器应力图；

图6为本发明提供的变压器应力图；

图7为本发明提供的船舶纵摇姿态几何模型图；

图8为本发明提供的船舶纵摇姿态几何模型图；

图9为本发明提供的船舶纵摇姿态有限元模型图；

图10为本发明提供的船舶横倾姿态有限元模型图；

图11为本发明提供的模拟倾斜稳态工况的流程图；

图12为本发明提供的另一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法流程图；

图13为本发明提供的模拟摇摆瞬态工况的流程图；

图14为本发明提供的基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性的过程的流程图；

图15为本发明提供的X方向变压器应力云图；

图16为本发明提供的Y方向变压器应力云图；

图17为本发明提供的Z方向变压器应力云图；

图18为本发明提供的变压器最大应力云图；

图19为本发明提供的X方向变压器最大应力云图；

图20为本发明提供的Y方向变压器最大应力云图；

图21为本发明提供的Z方向变压器最大应力云图；

图22为本发明实施例提供的另一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，参见图1，为本申请海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法的流程示意图，上述方法至少包括如下步骤：

步骤S101：建立变压器和整装外壳的三维模型。

在步骤S101中，建立变压器和整装外壳的三维模型，一般是根据变压器线圈和铁芯的实际外形尺寸在几何建模软件中建立，常用的建模软件有SolidWorks、Inventor、UG等，通过建模软件能够建立出如图2、图3和图4所示的变压器三维模型。

步骤S102：模拟海洋运输的动态摇摆。

在步骤S102中，所述海洋运输的动态摇摆包括倾斜稳态工况和摇摆瞬态工况，本申请将根据海洋运输的动态摇摆中的稳态工况和摇摆瞬态工况进行模拟，从而对采用船舶海洋运输中是否会导致变压器失效进行仿真，通过模拟海洋运输的动态摇摆，就能够得到仿真结果。

步骤S103：基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性。

在步骤S103中，可以根据模拟海洋运输的动态摇摆输出的仿真结果，也就能够得到应力响应概率统计值，参考图5和图6，可根据变压器应力云图得到应力响应概率统计值，然后再根据得到的应力响应概率统计值就能评估出所述变压器各部件的可靠性。

需要说明的是，应力响应概率统计值是指变压器各部件的应力值，二具体得到应力响应概率统计值则通过动力学分析所得到，所述动力学分析是用来确定惯性和阻尼起重要作用时结构的动力学问题，典型的动力学行为有结构的振动特性，可以用于模拟的物理现象包括：振动冲击、交变载荷、地震载荷、随机振动载荷等。

所述动力学问题遵循的平衡方程为[K]{X}+[C]{X′}+[M]{X″}＝{F(t)}，其中，[K]—刚度矩阵；{X}—位移矢量；[C]—阻尼矩阵；{X’}—速度矢量；[M]—质量矩阵；{X”}—加速度矩阵；{F(t)}—力矢量。

动力学分析适用于快速加载、冲击碰撞的情况，在这种情况下惯性力和阻尼的影响不能忽略。如果结构静定，载荷速度缓慢，则动力学计算结果将等同于静力学计算结果。

本申请通过建立变压器和整装外壳的三维模型；然后模拟海洋运输的动态摇摆；最后基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性。通过上述公开的海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，利用有限元仿真软件最大程度上模拟了干式变压器的结构尺寸、装配关系及固定形式，保证了网格质量，提高了求解效率；选取相应的海洋运输机械环境条件模拟运载船舶所受的海浪冲击，完成了变压器的动态摇摆仿真运动，通过仿真得到应力响应值，判断出变压器在海洋运输过程中最可能发生机械强度失效的结构，解决了瞬态冲击仿真不能模拟出海浪冲击的载荷曲线的问题，并且可以在产品研发阶段提前评估干式变压器在海洋运输工况下的可靠性，优化出最可靠的产品结构。

进一步，所述海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，所述模拟海洋运输的动态摇摆包括模拟倾斜稳态工况和模拟摇摆瞬态工况。

需要说明的是，在实际的海洋运输过程，由于海浪大小不同，因此，会对行驶在海洋中才船舶造成一定的影响，参考图7何图8，其中包括船舶在海洋中出现不同程度的倾斜，如受到海浪的冲击，会造成船舶出现摇摆，因此，本申请就需要在模拟海洋运输的动态摇摆的倾斜稳态工况和摇摆瞬态工况，从而达到与实际海洋运输的工况相同，即模拟出海浪冲击的随机性问题。

还需要说明的是，在模拟倾斜稳态工况过程中，可能是船舶纵倾，也可能是船舶横倾，因此可以在tabled中输入船舶倾斜机械条件，分别从不同方向施加载荷激励，从而达到模拟实际运输过程中实际的倾斜稳态工况，其中图9为船舶纵倾姿态有限元模型，图10为船舶横倾姿态有限元模型。

进一步，如图11所示，在执行模拟倾斜稳态工况过程中，具体执行过程包括以下步骤：

步骤S201：选择船舶倾斜稳态的机械条件。

在步骤S201中，所述船舶倾斜稳态的机械条件是属于功率谱密度与时间的关系，可以运用概率统计的理论反映海洋运输过程中振动的随机性，因此需要选择符合实际运输的机械条件。

步骤S202：在Table中输入船舶倾斜稳态的机械条件。

在步骤S202中，在Table中输入船舶倾斜稳态的机械条件，可以通过X、Y、Z三个方向施加载荷激励，从而达到模拟变压器在船舶行驶在海洋过程中的工况。

进一步，在执行模拟倾斜稳态工况的过程中，如图12所示，所述选择船舶倾斜稳态的机械条件前，还包括以下步骤：

步骤S301：设置所述变压器整体的装配关系。

在步骤S301中，所述变压器整体的装配关系是指设置变压器中线圈与垫块之间的物理接触，在模型中设置变压器的线圈与垫块之间的物理接触，使得模型中变压器整体的装配关系与实际变压器中的线圈与垫块之间的物理接触保持一致。

步骤S302：设置变压器整体的固定约束。

在步骤S302中，所述变压器整体的固定约束是指模型中变压器在船舶中的安装情况，将模型中的固定约束设置与变压器实际在船舶中的实际安装情况相同，从而达到模拟摆放面对变压器的支撑，有效提高了仿真结果精度，如图11所示。

步骤S303：设置变压器各部件的材料属性。

在步骤S303中，设置变压器各部件的材料属性，是因为不同材料在不同的运输工况下，以及在不同的装配方式，会产生不一样的应力，因此，需要设置变压器各部件的材料属性。

进一步，如图12所示，在执行模拟摇摆瞬态工况过程中，具体执行过程包括以下步骤：

步骤S401：求解出所述变压器在摇摆动态中的载荷响应曲线。

步骤S402：在Table中输入船舶摇摆瞬态的机械条件。

需要说明的是，静力是结构受到静态载荷的作用，惯性和阻尼可以忽略，在静态载荷作用下，结构处于静力平衡状态，此时必须充分约束，但不考虑惯性，则质量对结构没有影响，但是很多情况下，如果载荷周期远大于结构自振周期(缓慢加载)，则结构的惯性效应能被忽略，这种情况可以简化为线性静力分析来进行。

还需要说明的是，结构的静力学通用方程为：[K]{X}＝{F}，其中，[K]—刚度矩阵；{X}—位移矢量；{F}—力矢量。

进一步，如图13所示，在执行模拟摇摆瞬态工况中的求解出所述变压器在摇摆动态中的载荷响应曲线前，还包括以下步骤：

步骤S501：设置所述变压器整体与船舶甲板的固定约束。

需要说明的是，由于本发明是针对变压器在海洋运输下的变压器机械振动仿真，而在海洋运输过程中，变压器放置在船舶中是需要对变压器整体进行约束，即变压器整体与船舶甲板的固定约束，通过固定约束，能够防止变压器在运输过程中移位，而在仿真中为了更加真实的反应变压器整体在海洋运输过程中的固定形式，因此，需要在建立的模型中设置变压器整体的固定约束。

步骤S502：设置船舶甲板与海面之间的机械转动副，描述了转动副两构件甲板与海洋平面之间的空间相对关系，转动副具有一个相对自由度(f＝1)；

步骤S503：编制机械转动副的驱动程序代码，用于后续驱动船舶整体进入动态摇摆的运动学状态；

步骤S504：提交运动学求解，在代码编辑窗口界面通过运行“simulation”功能模块，强迫船舶发生动态摇摆运动；

优选的，在执行步骤S503所述编制机械转动副的驱动程序代码后，执行步骤S504提交运动学求解前，还包括：

在代码编辑窗口界面通过运行“verify”功能模块，验证驱动程序代码的正确性。

需要说明的是，通过验证驱动程序代码的正确性，可以防止因驱动程序代码错误导致最终仿真精度过低问题出现。

进一步，在所述建立变压器和整装外壳的三维模型之后，在所述模拟倾斜稳态工况之前，还包括：

在前处理软件HyperMesh中利用1D、2D、3D单元建立变压器及整装外壳的动力学仿真模型。

需要说明的是，在前处理软件HyperMesh中利用1D、2D、3D单元建立变压器及整装外壳的动力学仿真模型，能够有效的控制仿真模型网格的精度和数量。

进一步，如图14所示，在执行步骤S103的基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性的过程中，具体执行过程包括以下步骤：

步骤S601：在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看1σ应力的大小和分布的位置。

需要说明的是，变压器在采用海洋运输中，由于海洋环境不同，变压器整体在船舶中会受到来自不同方向的力，因此，需要从X、Y、Z三个方向去查看1σ应力的大小和分布的位置，如图15至图17所示，其中图15为X方向变压器应力云图，图16为Y方向变压器应力云图，图17为Z方向变压器应力云图。

步骤S602：根据随机振动理论公式计算出3σ应力的大小，对比所述变压器各部件材料的抗拉强度，评估所述变压器各部件的可靠性。

需要说明的是，3σ应力的大小可以通过各部件的1σ应力以及随机振动理论公式计算得到，然后对比变压器各部件材料的抗拉强度，就能评估处变压器各部件在船舶摇摆工况下的可靠性。

还需要说明的是，本发明在计算得到的3σ应力中，选择3σ应力最大的值，以及及最大应力的位置，然后对比所示变压器各部件材料的抗拉强度，评估所述变压器各部件的可靠性，如图18所示，为本发明提供的变压器最大应力云图，图19表示X方向变压器最大应力云图，图20表示Y方向变压器最大应力云图，图21表示Z方向变压器最大应力云图。

为了便于理解，下面举例说明：

通过仿真得到的变压器在海洋运输过程中的仿真结果，如表1所示：

表1：

基于表1分析，变压器在10°纵倾、22.5°横倾、10°纵摇、22.5°横摇的工况中，变压器的结构符合机械强度要求，理论上不会发生强度失效。

优选的，在执行步骤S601的基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性之前，还包括：

在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，并提交dynamicstructure求解。

需要说明的是，通过在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，能够实现多组数据的同时处理计算，有效提高数据的处理效率。

为便于理解上述方案，下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

为了模拟出模拟出海浪冲击随机性的海洋运输工况，本发明提供了一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，从概率统计学角度出发，选取相应的海洋运输机械环境条件模拟运载船舶所受的海浪冲击，完成了变压器的随机振动仿真，通过仿真得到应力响应值，对比材料的机械强度属性，判断出变压器在海洋运输过程中最可能发生机械强度失效的结构，如图22所示，具体包括以下步骤：

步骤1：利用几何建模软件(SolidWorks、Inventor、UG等)根据变压器线圈和铁芯的实际外形尺寸建立三维模型。

需要说明的是在模拟海洋运输的倾斜稳态工况中可以分为模拟倾斜稳态工况和模拟摇摆瞬态工况，当需要模拟倾斜稳态工况时，执行步骤21，当需要模拟摇摆瞬态工况时，执行步骤31。

步骤21：考虑干式变压器整体的构成部件件比较多，在前处理软件HyperMesh中利用1D、2D、3D单元建立干式变压器整体仿真模型，有效地控制仿真模型网格的精度和数量。

步骤22：为了反映变压器整体的装配关系复杂，根据实际的装配工艺设置线圈及垫块之间的摩擦接触，保证与实际模型的面接触关系一致。

步骤23：为了反映变压器整体在海洋运输过程中的实际安装形式，根据实际安装情况设置变压器整体的固定约束，模拟摆放面对变压器的支撑。

步骤24：在前处理软件HyperMesh中建立材料库，真实地设置变压器各部件的材料属性，考虑材料力学性能的各向异性，便于提高仿真结果精度。

步骤25：在前处理软件HyperMesh中检查前处理模型的正确性，验证仿真模型网格的质量特性，减少对后处理结果的影响。

步骤26：为了模型海洋运输的船舶倾斜工况，在tabled中输入船舶倾斜机械条件，分别从X、Y、Z三个方向施加载荷激励，反应实际运输过程中实际的倾斜稳态工况。

步骤27：为了提高求解效率，在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，并提交static structure求解；静力是结构受到静态载荷的作用，惯性和阻尼可以忽略，在静态载荷作用下，结构处于静力平衡状态，此时必须充分约束，但不考虑惯性，则质量对结构没有影响，但是很多情况下，如果载荷周期远大于结构自振周期(缓慢加载)，则结构的惯性效应能被忽略，这种情况可以简化为线性静力分析来进行。

因此，结构的静力学通用方程为：[K]{X}＝{F}，式中，[K]—刚度矩阵；{X}—位移矢量；{F}—力矢量。

步骤28：在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看最大应力的大小和分布的位置。

步骤29：对比变压器各部件材料的抗拉强度，评估变压器各部件在船舶倾斜工况下的可靠性。

步骤30：利用几何建模软件(SolidWorks、Inventor、UG等)根据变压器线圈和铁芯的实际外形尺寸建立三维模型。

步骤31：利用运动学部件建立变压器及整体外壳的kinematic运动学仿真模型。

步骤32：设置变压器整体与船舶甲板的固定约束，设置变压器船舶甲板与海面之间的机械转动副。

步骤33：编制机械转动副的驱动程序代码，并验证驱动程序代码的正确性后，提交运动学求解出变压器在船舶摇摆动态中的载荷响应曲线。

步骤34：为了模型海洋运输的船舶摇摆工况，在tabled中输入船舶摇摆机械条件，分别从X、Y、Z三个方向施加载荷激励，反应实际运输过程中实际的摇摆瞬态工况。

步骤35：为了提高求解效率，在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，并提交dynamic structure求解；动力学分析用来确定惯性和阻尼起重要作用时结构的动力学问题，典型的动力学行为有结构的振动特性，可以用于模拟的物理现象包括：振动冲击、交变载荷、地震载荷、随机振动载荷等。

动力学问题遵循的平衡方程为：[K]{X}+[C]{X′}+[M]{X″}＝{F(t)}，式中，[K]—刚度矩阵；{X}—位移矢量；[C]—阻尼矩阵；{X’}—速度矢量；[M]—质量矩阵；{X”}—加速度矩阵；{F(t)}—力矢量。

动力学分析适用于快速加载、冲击碰撞的情况，在这种情况下惯性力和阻尼的影响不能忽略。如果结构静定，载荷速度缓慢，则动力学计算结果将等同于静力学计算结果。

步骤36：在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看最大应力的大小和分布的位置；

步骤37：对比变压器各部件材料的抗拉强度，评估变压器各部件在船舶摇摆工况下的可靠性。

表2倾斜摇摆仿真结果

综合上述分析结果可知，变压器在10°纵倾、22.5°横倾、10°纵摇、22.5°横摇的工况中，变压器的结构符合机械强度要求，理论上不会发生强度失效。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种海洋运输工况下的干式变压器机械振动仿真分析方法，其特征在于，包括：

建立变压器和整装外壳的三维模型；

在前处理软件HyperMesh中利用1D、2D、3D单元建立变压器及整装外壳的动力学仿真模型；

模拟海洋运输的动态摇摆，其中，所述模拟海洋运输的动态摇摆包括：模拟倾斜稳态工况和模拟摇摆瞬态工况；所述模拟倾斜稳态工况，包括：设置所述变压器整体的装配关系，设置变压器整体的固定约束，在前处理软件HyperMesh中建立材料库设置变压器各部件的材料属性，选择船舶倾斜稳态的机械条件，和在Table中输入船舶倾斜稳态的机械条件，分别从X、Y、Z三个方向施加载荷激励；所述设置变压器整体的装配关系是指在模型中设置变压器的线圈与垫块之间的摩擦接触；所述变压器整体的固定约束是指模型中变压器在船舶中的安装情况，将模型中的固定约束设置与变压器实际在船舶中的实际安装情况相同；所述模拟摇摆瞬态工况，包括：设置所述变压器整体与船舶甲板的固定约束，设置船舶甲板与海面之间的机械转动副，编制机械转动副的驱动程序代码，提交运动学求解，求解出所述变压器在摇摆动态中的载荷响应曲线，和在Table中输入船舶摇摆瞬态的机械条件；所述设置船舶甲板与海面之间的机械转动副，描述了转动副两构件甲板与海洋平面之间的空间相对关系，转动副具有一个相对自由度（f=1）；所述提交运动学求解，在代码编辑窗口界面通过运行“simulation”功能模块，强迫船舶发生动态摇摆运动；

基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述编制机械转动副的驱动程序代码后，提交运动学求解前，还包括：

在代码编辑窗口界面通过运行“verify”功能模块，验证驱动程序代码的正确性。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述动态摇摆的仿真结果，得到应力响应概率统计值，并评估所述变压器各部件的可靠性，包括：

在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看1σ应力的大小和分布的位置；

根据随机振动理论公式计算出3σ应力的大小，对比所述变压器各部件材料的抗拉强度，评估所述变压器各部件的可靠性。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述在后处理软件HyperView中分别从X、Y、Z三个方向上查看1σ应力的大小和分布的位置前，还包括：

在有限元求解器OptiStruct中设置多核运算，并提交dynamicstructure求解。