DB14/T 3441-2025 电机绝缘系统热应力仿真分析技术规范

以下是山西省地方标准《DB 14/T 3441-2025 电机绝缘系统热应力仿真分析技术规范》的详细内容总结：

​​一、范围​​

1. ​​适用对象​​：成型绕组电机绝缘系统因温度变化产生的热机械应力（简称“热应力”）仿真分析。
2. ​​核心内容​​：规定仿真分析的要求、流程（整体预仿真+局部模型仿真）、热应力计算方法及报告编写规范。

​​二、规范性引用文件​​

• ​​基础标准​​：
  • GB/T 3101（量、单位和符号）
  • GB/T 31054（有限元术语）
  • GB/T 33582-2017（结构有限元力学分析通用规则）
• ​​关联标准​​：
  • DB 14/T 3028（电机绝缘系统电场仿真分析）

​​三、术语和定义​​

1. ​​整体预仿真​​：建立简化模型（不含匝间绝缘），定位绝缘系统最大热应力的线圈位置。
2. ​​局部模型仿真​​：针对最大应力位置建立精细化模型，分析绝缘系统最大热应力值。

​​四、仿真分析流程​​

1. ​​输入​​：温度场分析结果作为载荷。
2. ​​两步法流程​​：
   • ​​步骤1​​：整体预仿真 → 确定最大应力线圈位置。
   • ​​步骤2​​：局部模型仿真 → 分析最大应力值。
3. ​​子流程​​：建模→热应力计算→结果评估→结果输出（详见附录A流程图）。

​​五、一般要求​​

1. ​​单位统一​​：符合GB 3100/3101，热应力模型单位与温度场模型一致。
2. ​​建模精度​​：几何模型绝对精度≥0.001mm。
3. ​​坐标系​​：与温度场模型保持一致。

​​六、热应力仿真细则​​

​​(一) 整体预仿真​​

1. ​​几何建模​​：
   • 比例：1:1建模。
   • 组件：铁心、主绝缘、等效导体（多匝导体体积等效）、槽楔、垫条等（图1）。
   • 槽内间隙：按绝缘漆填充处理。
2. ​​网格划分​​：
   • 优先选用带中间节点的四面体单元。
   • ​​质量要求​​（表1）：
     • 翘曲度<30°｜长宽比<5｜偏斜度<50°
     • 雅可比>0.7｜三角形内角20°~120°｜四边形内角45°~135°
3. ​​材料参数​​：
   • 导体/绝缘材料：输入不同温度下的热膨胀系数和弹性模量。
   • 其他金属：可使用常温参数（覆盖温度场范围）。
4. ​​边界条件​​：
   • 载荷：温度场结果或恒定环境温度。
   • 约束：符合电机实际安装条件。
5. ​​分析类型​​：静力学分析（默认求解设置）。
6. ​​结果输出​​：
   • 热应力分布云图及最大值；
   • 切割边界位移场（用于局部模型约束）。

​​(二) 局部模型仿真​​

1. ​​几何建模​​：
   • 范围：包含最大应力线圈及相邻3支完整线圈（中间线圈应力最大），保留对应铁心（图2）。
   • 细节：多匝导体需1:1建模（图3）。
2. ​​网格/材料​​：同整体预仿真要求。
3. ​​边界条件​​：
   • 载荷：温度场结果；
   • 约束：整体模型切割边界的位移场。
4. ​​结果评估​​：
   • ​​表象评估​​：收敛性检查、应力集中位置合理性分析。
   • ​​数值评估​​：调整边界/参数验证可靠性。
   • ​​物理样机法​​：试验比对修正模型（偏差大时优先采用）。
5. ​​结果输出​​：
   • 不同工况下的热应力/应变/变形云图；
   • 标记最大值位置。

​​七、报告编写​​

• ​​必备内容​​（附录B模板）：
  1. 电机参数（型号、安装方式、绝缘系统组成）；
  2. 仿真软件及版本；
  3. 几何模型图及简化说明；
  4. 网格数量及质量；
  5. 材料参数表；
  6. 边界条件描述；
  7. 结果云图及最大值分析。

​​八、附录​​

• ​​附录A（规范性）​​：热应力仿真流程图（图A.1），明确两步法流程。
• ​​附录B（资料性）​​：仿真分析报告格式模板，规范章节结构。

​​关键创新点​​

1. ​​两步仿真法​​：通过整体预仿真快速定位问题区域，再局部精细化分析，兼顾效率与精度。
2. ​​材料参数动态化​​：要求输入温度相关的材料属性，提升高温工况准确性。
3. ​​边界传递机制​​：整体模型位移场作为局部模型约束，确保多尺度分析连贯性。
4. ​​质量严控​​：网格质量指标具体化（如雅可比>0.7），保障结果可靠性。

​​总结​​：该标准为电机绝缘系统热应力分析提供了系统化方法，覆盖从建模、计算到验证的全流程技术规范，适用于电机设计、制造及可靠性评估领域。