基于MW级风力发电机塔架的有限元分析

讨论了MW级风力机塔架的有限元静力及稳定性建模分析和有限单元类型的选取及计算方法,并以1.5MW某风力发电机塔架为例,对风力发电机塔架结构进行了静力分析和稳定性分析.得出塔的截面按照变截面来进行设计是合理的,分段式塔架是一种合理的结构,各段塔架所受应力不等;塔架稳定性取决于其一阶屈曲临界载荷,荷载作用下塔架的应力最大处并不一定就是其屈曲薄弱点,而应力较大且挠度较大的薄壁部位,是发生屈曲失稳的危险点.     

风力发电机叶根螺栓的疲劳分析

为保证风力发电机螺栓套预埋式叶根连接既不会在最大载荷下发生静强度断裂,也不会在循环载荷下发生疲劳破坏,在设计叶根时,需要进行螺栓疲劳分析。建立叶根螺栓的有限元模型,对叶根螺栓进行疲劳计算,得到叶根螺栓外部载荷与应力之间的关系曲线,进而通过疲劳损伤计算程序得到螺栓的疲劳损伤值,确认不同预紧力对叶根螺栓疲劳损伤的影响。     

MW级风力发电机塔筒环形法兰连接高强度螺栓疲劳评估

对于MW级风力发电机塔筒环形法兰连接高强度螺栓,采用M.Seidel曲线模型、Schmidt-Neuper分段线性模型及有限元分析模型,分别建立了法兰受载与螺栓应力之间的非线性关系,分析对比了3种模型在疲劳寿命评估中的利弊,确定了法兰受载与螺栓应力的合理模型。采用Eurocode 3规范选取材料的S-N曲线,根据Palmgren-Miner准则计算了连接螺栓的疲劳寿命,计算结果与理论分析一致。为塔筒环形法兰连接高强度螺栓的疲劳评估提供了重要方法。     

随机载荷作用下的风力发电机高强度螺栓疲劳特性分析

本文主要就随机载荷作用下的风力发电机高强度螺栓疲劳特性进行了简要的分析,以其相关的力学特征、计算方法、影响因素等为切入口,探讨随机载荷作用下的风力发电机高强度螺栓疲劳特性的内在规律,为提高风力发电机高强度螺栓的使用性能与安全性能提供可靠的理论基础,继而促进我国风力发电机相关技术的进步。     

高温下螺栓-法兰-垫片系统密封性能研究

温度和内压载荷对螺栓法兰连接的密封性能有着显著的影响。采用有限元技术,对DN100mm,PN40 MPa的管法兰连接进行了热及结构分析,探讨了高温稳态工况下法兰、垫片和螺栓的温度分布,分析了预紧、加压和升温后的螺栓以及垫片的应力变化。结果表明,法兰、螺栓以及垫片沿径向存在温度梯度;内压作用后垫片应力明显降低;升温后垫片外侧应力减小,内侧应力增大;加压及升温后螺栓应力均增大。     

基于接触分析的高强度螺栓疲劳寿命分析

针对结构复杂的螺栓连接及螺栓受力的复杂性,提出一种新的计算螺栓疲劳寿命的方法.本文通过有限元建模对某MW级风力发电机组塔筒法兰螺栓进行强度分析,并对应力最大螺栓进行分布加载计算;在MATLAB/simulink中对计算结果进行编程运算,拟合出螺栓载荷应力曲线;采用雨流计数法对载荷谱进行处理,结合材料的S-N曲线在Palmgrem-Miner理论准则下,并借助于MSC.Fatigue软件计算得到螺栓的疲劳寿命.同时应用Schmidt-Neuper理论及VD12230对螺栓疲劳寿命进行校核验证,得出这种新的螺栓疲劳方法的合理性.     

多工况下风电齿轮箱联接螺栓疲劳寿命分析

针对风电齿轮箱联接螺栓疲劳受载复杂性问题,建立含螺栓的风电齿轮箱有限元模型,分析不同扭转和弯曲载荷下螺栓应力变化规律,依据风力发电机实际载荷谱,分段插值获得螺栓疲劳应力谱;基于雨流计数方法和Palmgrem-Miner疲劳累积损伤理论,结合螺栓材料S-N曲线,预测各疲劳应力谱下螺栓疲劳损伤,研究风电齿轮箱三种疲劳工况下各不同联接螺栓的疲劳寿命。结果表明:各疲劳工况下,前箱体与一级内齿圈间联接螺栓疲劳损伤值较大,疲劳弯矩工况下达最大损伤值0.853;疲劳扭矩工况下螺栓应力随扭矩增大而增大,危险螺栓靠近箱体两侧支撑处;疲劳弯矩工况下箱体产生倾覆效应,M_Y弯矩下危险螺栓位于箱体上下两侧,M_Z弯矩下危险螺栓位于箱体左右两侧。此次研究工作对提高风电齿轮箱整体使用寿命具有重要意义。     

有限元接触分析在风力发电机联接部件上的应用

针对风力发电机塔架底部和基础之间的螺栓联接进行了非线性有限元接触分析.首先根据接触分析的有限元理论建立模型,之后应用BLADED软件计算载荷,得到实际工况下各部件的变形、应力和应变,找出受力最大的螺栓.有限元接触分析结果与理论计算结果吻合,都表明材料的强度满足要求,结构安全.     

风力发电机塔筒顶部法兰的有限元分析

使用非线性有限元软件MSC.Marc/Mentat建立风力发电机塔筒顶部法兰联接的有限元模型,施加合理的边界条件和载荷后,通过非线性接触分析得到在预紧工况和极限工况下各组件的应力分布和变化情况,并对塔筒顶部法兰接触面进行安全性校核和塔筒顶部法兰与塔筒筒体焊缝处的疲劳寿命分析。分析结果表明,该塔筒顶部法兰的强度、安全性和焊缝处的疲劳寿命均满足设计要求,且结果为大型风力发电机法兰合理设计和性能强化提供了科学依据。     

采用VDI2230的风力发电机组塔简法兰联接处螺栓强度分析

针对风力发电机组塔筒法兰联接处螺栓轴线与法兰横向对称中心线不一致,且螺栓所受外载荷为偏心载荷的问题,基于VDI2230螺栓联接理论对法兰联接处螺栓进行理论分析,计算出实际工况下螺栓螺纹处的等效应力,采用有限元理论对法兰联接处螺柃在MSC.Marc/Mentat环境中进行接触强度分析,有限元结果与理论计算结果基本吻合.研究为螺栓联接强度分析提供了新的思路.     

基于传递矩阵法的风力发电机组塔架结构分析

风力发电机组塔架是锥筒形的高耸空间钢结构,作用载荷复杂．依据其几何特征和复杂的受力特征,将其简化成集弯曲变形、扭转变形、轴向压缩变形为一体的复杂梁柱变形与强度问题来处理,得到了复杂载荷作用下风力发电机塔架结构的梁柱力学模型和变形分析的挠曲线微分方程,导出了梁柱单元的各种传递矩阵公式,引入风力发电机塔架结构分析的全状态参数的概念,集成得到风力发电机塔架结构分析的全状态参量传递矩阵公式及传递矩阵分析方法．编制分析程序,实例分析表明：传递矩阵法是风力发电机塔架结构分析的快速有效方法,它不仅可以考虑具有非线性特征的风力发电机塔架的力-变形（P-△）效应,而且有编程简单,计算量小等特点．     

基于有限元方法的塔筒法兰螺栓维护判定研究

塔筒法兰螺栓联接可靠是保证风力机组安全运行的关键。通过对风力机组运行工况分析,推导出塔筒法兰面单个螺栓最大拉力的计算方法,为后续的螺栓强度计算提供参考。本文阐述了风力机组塔筒法兰螺栓2种断裂方式的断口宏观形貌,分析确定所有机型塔筒法兰螺栓的共性结构参数,基于APDL语言定制结构参数交互式输入界面,实现法兰螺栓的参数化建模、载荷施加以及求解,完成了塔筒法兰螺栓强度应力分析,提出的最大预紧力计算机制,可计算螺栓满足不同屈服强度下最大预紧力值,为螺栓的设计、选型以及现场操作人员预紧力的设定提供参考,具有重要的指导意义。     

高温下螺栓法兰联接密封结构三维数值分析

采用有限元法对高温下螺栓法兰联接密封结构进行三维数值分析。分析结果表明,在稳态温度场下,螺栓法兰联接密封结构在内压作用下垫片应力降低,随着温度的升高,法兰转角增大,垫片应力持续减小;在螺栓预紧力、内压以及温度载荷的作用下,螺栓法兰联接密封结构的螺栓应力、垫片平均应力以及法兰转角基本呈线性变化。     

基于风剪切的风力发电机组独立变桨控制

目前风力发电机逐步大型化,塔架越来越高,结构尺寸越来越大,风剪切对风力发电机组的影响也越来越大。为改善风剪切对风力发电机零部件和发电功率的影响,提出基于线性二次调节(LQR)的独立变桨控制策略,利用FAST和MATLAB 7.1/Simulink进行联合仿真,对仿真结果与统一变桨控制策略的结果进行了分析。分析结果表明:通过独立变桨控制,能够减小风力发电机的输出功率波动及主要零部件的疲劳载荷,进而能够有效地延长设备的使用寿命。     

大型风力发电机组塔顶法兰应力集中因数的有限元分析

塔顶法兰疲劳强度和寿命对大型风力发电机的安全运行有重要影响,法兰关键部位应力集中因数则是影响法兰疲劳强度的关键因素。基于大型风力发电机组塔顶法兰受力理论,结合有限元分析方法,对某大型风力发电机组塔架塔顶法兰应力集中因数进行分析,为实际工程提供指导。     

爆炸容器法兰结构的有限元计算分析

利用ANSYS有限元分析软件,对法兰结构进行三维有限元计算,并采用对比试验验证了数值模拟的可靠性。数值计算给出了容器筒体发生塑性变形时法兰连接结构的详细的应力情况,得到以下结论：法兰张角是法兰系统整体强度和刚度的直观反映,可作为表示法兰失效的量化参数;法兰连接结构的最大应力出现在螺栓内侧及螺栓孔外侧靠筒体处;法兰环厚度是引起法兰结构受力变化最敏感的法兰尺寸,锥颈的宽度和法兰外径相对于法兰环厚度的变化对法兰强度的影响要小得多;螺栓孔中螺栓的位置和螺栓预紧力对孔周围的受力情况影响很大。这些结论为后续爆炸容器法兰结构设计及开展相关试验提供了可靠依据。     

浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺

风力发电塔架是风力发电机的一个关键支撑部件,它是由数段圆锥筒体依靠连接法兰组成一个锥形圆筒状结构。由于每段塔架是由滚制筒体和连接法兰焊接而成,如何控制塔架两端连接法兰焊接后的平面度是塔架制作的关键。     

车载型风力发电机能源补充装置

介绍了一种车载风力发电机,装备在南极探索小车上,是一种直线翼型垂直轴风力发电机,其结构小、重量轻、制作简单。首先研究了其结构特性,包括了风轮、塔架和发电机三大构成部分;对风机在工作状态及暴风状态两种情况下的受风载荷及其塔架稳定性问题进行了探讨,验证了风力发电机在强风下的可靠性。提高车载风机的风载稳定性可以从增大探索小车自重的稳定力矩和减小风载荷倾覆力矩两方面入手,为下一步制定合理的能量传输控制系统,实现车载风力发电机的稳定持续工作奠定了基础。     

兆瓦级风力发电机组塔架检测技术研究

塔架是风力发电机组的基础,稳固的塔架才能保障风力发电机组的正常运转。本文首先简要介绍了风力发电机塔架超声波无损检测技术,然后分析了塔架焊接工艺与检测评定,最后着重阐述了塔架安装过程中法兰平面度的检测。     

基于ANSYS的凹凸管法兰系统密封性能研究

运用ANSYS有限元分析软件,建立凹凸管法兰系统的热-结构数值模型,对系统内各组件的应力与温度对系统密封性的影响规律进行分析。结果表明:法兰管道与螺栓外侧法兰外缘所受应力相对较小,螺栓内侧法兰所受应力相对较大;在预紧、预紧+内压、预紧+内压+温度3种工况下垫片的径向应力过渡方式均为由大变小再变大的变化趋势,且在预紧工况下垫片的压应力最大;自螺栓底面至顶面螺栓轴向应力呈逐渐增大再减小的变化趋势。