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机械工程师

MECHANICALENGINEER

芳纶纤维增强复合材料转子的有限元分析

翀

李，宋以国，王昊宇，张龙旺，王家友

（哈尔滨工程大学，哈尔滨150001）

摘要：

转子是机械转动部件中的一种，存在于电动机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电设备中。在飞轮储

能系统中，转子的材料、形状等关键因素都会对系统的性能产生影响。文中以提高飞轮储能系统转子的转速为出发点，建立

了复合材料转子的数字化模型，并且对芳纶纤维复合材料转子开展了有限元分析，确定了复合材料层数变化、过盈量变化

等对轮毂和轮缘的径向应力、周向应力及转速的影响。数值模拟结果为芳纶纤维增强树脂基复合材料在复合材料飞轮中的

应用提供了参考。

关键词：

复合材料转子；有限元分析；芳纶纤维；径向应力

中图分类号:TB121文献标志码:粤文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园24）02原园015原园5

FiniteElementAnalysisofAramidFiberReinforcedCompositeRotor

LIChong,SONGYiguo,WANGHaoyu,ZHANGLongwang,WANGJiayo

(HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Therotorisatypeofmechanicarotatingcomponentthatexistsinvariouselectromechanicaequipmentsuchas

electricmotors,waterturbines,windturbines,flywheeenergystoragesystems,etc.Inflywheeenergystoragesystems,key

factorssuchasthemateriaandshapeoftherotorcanhaveanimpactonthesystemsperformance.Toincreasetherotationa

speedoftheflywheeenergystoragesystemrotor,thispaperestablishesathree-dimensionamodeofthecompositemateria

flywheerotor,andconductsfiniteelementanalysisonthearamidfibercompositerotor,determinestheeffectsofchangesin

thenumberofcompositelayersandinterferenceontheradiastress,circumferentiastress,androtationaspeedofthewhee

hubandrim.Thenumericasimulationresultsprovideareferencefortheapplicationofaramidfiberreinforcedresinmatrix

compositesincompositeflywheematerials.

Keywords:compositerotor;finiteelementanalysis;aramidfiber;radiastress

0引言用树脂作为基体，采用缠绕成形工艺制备而成。在

转子是机械转动部件中的一种，存在于电动设计飞轮转子时，应该根据技术指标和性价比选取

机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电最适合的复合材料体系。例如