一、項目描述：

電機轉子輕量化

其中轉子的主要工況為高速旋轉

在保證在該工況下，轉子結構強度滿足設計要求的前提下，對其結構進行形狀優化，實現輕量化設計。

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二、分析概述

Objective: 優化目標	Minimize mass / minimize volum
Constraint: 約束條件	Maximum von Mises stress of the joint < 300 MPa
Design variables: 優化對象	Free-Shape

 分析步驟：

1、 靜力學分析，工況建立，求解并查看分析結果，

2、 創建設計變量

3、 創建響應

4、 創建控制條件

5、 創建目標

靜力學分析工況：

高速旋轉 15000r/min，簡化為離心力

模型為3D模型，因為截面是相同的，故采用2D模型進行簡化。

模型描述

轉子結構如下圖所示：

由于整個模型截面是相同的，故簡化為2D模型進行分析。

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三、分析設置步驟

Step1：靜力學分析工況

     約束：旋轉中心位置

     載荷：根據轉速大小，輸入離心力大小。

 邊界條件如圖所示： 

分析結果(左圖：變形結果，右圖：應力結果)

Step2：創建設計變量

進入optimization panel，點擊 Free Shape

分別創建如圖所示的八個設計變量 

Step3：創建響應

進入optimization panel，點擊 responses，進入創建響應面板

分別創建volume響應，方法為total。

             Stress響應，對象為轉子，工況為離心力工況。

Step4：創建控制條件

進入optimization panel，點擊 dconstraints，創建控制條件。

選擇  Stress 響應，設置允許上限為300MPa。

Step5：創建目標函數

進入optimization panel，點擊 objective，創建目標函數

選擇Volume響應，設置最小化(min)

最終的優化分析如下圖所示：

形狀優化結果

應力結果：滿足設計要求。

由該結果可知，重量可以減輕20%。

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五、結論：

利用optistruct可以實現對電機轉子進行輕量化設計。

在保證了強度的前提下，重量可以減輕20%。

自由形狀優化方法可以有效的指導電機轉子的設計工作，實現輕量化設計。