摘要：超超临界锅炉强制循环泵电机的定子拉筋起到固定定子冲片、压紧定子冲片的作用。拉筋承受油压机松开后冲片释放的压紧力。油压机压紧时的固定力与拉筋承受的拉力并不相同。本文研究两者之间的关系，并找出在有限元计算中可以简便、准确的加载方法。
　　关键词：超超临界锅炉；强制循环泵电机；定子冲片；有限元计算
　　引言：
　　本项目所设计生产的强制循环泵电机，为我公司的首台达到如此规模的强制循环泵电机。该泵的设计压力超过30MPa，设计温度超过300℃，都比原有产品高出很多。虽然定子冲片结构的改进不大，但是定子拉筋和焊缝的材料为了提高可焊性有所修改，其屈服极限有所下降。为了准确及时拉筋的应力，本文研究了拉筋实际的受力状态，并用有限元分析。
　　一、计算模型
　　（一）结构介绍
　　在压紧状态下，4根定子拉筋连续焊接在定子冲片四周。之后撤出油压机，每片冲片间都有外涨的趋势，由拉筋和连续焊缝拉筋定子冲片。
　　（二）有限元模型
　　模型包括定子冲片、2个定子压板、4个定子拉筋和8条焊缝。把定子冲片看成一个整体，用圆筒模型模拟。
　　（三）边界条件与接触
　　约束一侧的定子压板的轴向位移。
　　冲片与两侧压板之间采用摩擦接触模拟压紧状态，焊缝与各种母材之间采用绑定接触模拟焊接状态。在本次分析中并没有温度变化，所以无需考虑设计温度的影响，不用加载温度。
　　（四）载荷
　　（2）重新检查冲片拉筋结构时可以发现，在油压机压紧冲片的过程中，冲片所受压紧力是逐渐变大的，冲片的轴向长度是逐渐被压缩的。反过来，压紧力的释放过程也是如此。若以压紧作为初始状态，撤出油压机之后，冲片外涨的力是随着冲片轴向长度的外涨而减小的。
　　（3）为了模拟外涨的过程，加载的载荷必须是变化的。在ANSYS workbench 17.1中可以在冲片上加载温升来模拟这个状态。为了确定所需要加载的温度，用一个简单的ANSYS算例计算：同时约束两侧的压板的轴向位移，在定子冲片上加载适当的温升，在结果中输出约束的反力；当反力恰好等于压紧力的时候的温升即为所求温升。计算模型及结果如下图：
　　二、计算结果
　　从计算结果中可以看到，定子拉筋的应力比（四）（1）中小很多，也比定子拉筋的屈服极限小，安全余量充分。完全可以证明本计算中的定子拉筋结构合理使用安全。
　　结论
　　本文以有限元软件作为分析手段，以超超临界锅炉强制循环泵电机定子拉筋为分析对象，分别用多种加载计算结果，得到以下结论：
　　（1）定子冲片在压紧过程中，所受的力是外力；力的大小是变化的，随着冲片变形量的增大而增大。压紧完成时的压紧力是固定不变的。拉筋安装焊接时，压紧力不变，变形量也不变，冲片中存在弹性势能，有外涨的趋势。
　　（2）油压机压紧力撤除后，拉筋承受定子冲片的外涨力；力的大小是变化的，随着冲片变形量的减小而减小（以压紧前作为初始状态），随着定子拉筋变形量的增大而减小。所以计算过程中，以固定力加载并不正确。
　　（3）拉筋冲片结构中，拉筋是连续焊接在冲片四周。冲片外涨的力，并不是外力，而是内力（每片冲片问都存在外涨），所以加载在两端的压板处并不正确。
　　（4）通过在定子冲片上加载相当温升，模拟冲片外涨内力的情况，既满足（2）中的变化情况和变化规律，又满足（3）中每片间都涨的内力情况。
　　综上，采取加载相当温升的方法模拟冲片外涨拉筋拉紧的结构、受力情况十分合理，并得出最為近似实际的计算结果。