风力发电机组的轮毂强度与疲劳寿命分析

根据风力发电机组规范,应用ANSYS有限元分析软件,对3.0 MW级风力发电机组轮毂的极限强度和疲劳寿命进行了分析,得到了轮毂极限载荷下的Von Mises应力云图和疲劳寿命云图,验证了该轮毂满足强度和疲劳的设计要求。     

风电装备传动系统及零部件疲劳可靠性评估方法

载荷是导致失效直接原因,是影响产品可靠性的重要因素,风电装备在服役过程中经历的载荷-时间历程及其不确定性有明显的特点。由于服役方式的特殊性,一个风力发电厂中安装在不同位置的发电装备的服役载荷历程会有明显的差别。从风力发电机服役地域位置和时间两个方面描述风力发电机载荷历程的概率特性,并以此为基础,基于全概率计算原理研究风力发电机传动系统及其零部件疲劳可靠性分析与建模方法。内容包括复杂载荷历程不确定性表征方法、随机变幅载荷历程下疲劳累积损伤与等效循环应力计算方法、根据应力分布和条件寿命分布计算疲劳可靠度的方法,以及根据多级小样本疲劳寿命试验确定不同循环应力水平下疲劳寿命分布参数的方法。     

5kW离网小型风力发电机主轴的疲劳分析

以处于试制阶段的新型5 kW离网小型风力发电机主轴为研究对象,对该主轴进行了两种工作位置下的极限载荷分析.在确认分析结果正确后找出了该主轴上可能发生疲劳破坏的两个危险点,并得出这两个点的应力变化规律,通过有限元软件ANSYS求出这两个危险点在发生疲劳破坏前应力循环的次数,验证了该主轴能满足设计疲劳寿命.     

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。     

基于Ansys/FE-SAFE的风力机主轴疲劳计算分析

对风力发电机组的疲劳载荷来源及疲劳计算方法进行分析。介绍Ansys/FE-SAFE软件的理论基础和分析过程。在对风力发电机组主轴的S—N曲线修正和疲劳计算所需考虑的载荷工况进行介绍的基础上,使用GH Bladed软件仿真计算得到的系列工况的载荷及Ansys/FE-SAFE软件的多轴随机疲劳计算功能,对某1.5 MW风力发电机组主轴疲劳寿命进行计算。计算结果表明,主轴疲劳寿命满足标准规范的要求,指出主轴易发生疲劳破坏的部位。为风力发电机组其他部件的疲劳计算提供一种可行的方法。     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

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。     

基于FE-SAFE对某型起重机底架疲劳寿命预估

以某型现役汽车起重机底架钢结构为研究对象,建立起重机虚拟样机模型及有限元静力学模型,分析并获得五个载荷步下的名义应力谱;基于FE-SAFE(durability analysis software for finite element models)耐久性分析软件,用多轴临界平面疲劳损伤模型,采用Brown-Miller准则建立寿命损伤模型,对底架结构的疲劳寿命进行预算。预算结果表明该型起重机底架结构工作约3 062个循环时出现肉眼可见裂纹,而其使用寿命约为70 555个工作循环。其疲劳寿命预算分析为某型现役起重机的实际设计和使用检修提供有价值的参考。     

2MW风力发电机低速轴轴承寿命分析

轴承是支撑轴转动的重要部件,其使用寿命关系着整个机器的运行安全。依据某2MW风力机传动系统中低速轴为例,通过BLADED软件分析出的60s载荷图,根据疲劳损伤累积原理和雨流计数方法,绘制出风力机主轴载荷谱,并根据行星轮传动原理和理论力学等基本知识得出低速轴载荷谱。采用圆柱滚子轴承NU0000型为算例,由载荷谱计算出轴承寿命,选用一般轴承寿命计算和SKF轴承寿命公式计算两种方法分别计算。其结果表明轴承的寿命满足要求,并且可以用于一般轴承的寿命计算方法。为以后风力发电机研究和相关机械的设计提供理论依据。     

兆瓦级风机偏航系统仿真分析与优化

偏航控制系统的作用就是保持机舱与风向一致,使风力发电机尽可能多地获取风能。针对风向的频繁变化,编写了一种自动偏航控制程序。在此基础上,对兆瓦级玻璃钢风力机叶片在风力、重力和离心力的耦合作用下的静力学进行仿真分析。通过对叶片额定风况下的静力学分析,不仅检验了叶片正常运行时的安全性,而且为后续的疲劳寿命分析提供疲劳载荷依据。根据Miner线性累积损伤法则的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法,实现对风机叶片疲劳寿命的计算。以仿真结果为依据,进行铺层优化设计,降低了叶片应力,提高了使用寿命。     

风力发电机齿轮箱扭力轴的疲劳分析

应用有限单元法,对风力发电机齿轮箱中的扭力轴的进行了疲劳寿命分析.利用Solid-works和ANSYS-Workbench软件建立了扭力轴的三维有限元模型,并在ANSYS-Workbench中对轴进行了结构疲劳分析,证明其疲劳寿命符合设计要求.     

基于泊松随机过程的风力发电机叶片疲劳寿命估算

疲劳寿命决定了正常工况下工程结构服役期限的长度,对其进行准确预测对于零部件疲劳强度设计至关重要。由于机械零部件在工作期间经常会受到随机变幅载荷的作用,载荷间相互作用效应现象十分显著,导致单次循环载荷对材料所造成的疲劳损伤量发生变化,若忽略该效应会影响疲劳寿命估算的准确性。针对当前研究中的疲劳损伤累积法则无法考虑该效应的问题,提出一种将非齐次泊松随机过程函数与伴随损伤理论相结合来估算零部件疲劳寿命的方法,解决了由于载荷间相互作用效应所带来的载荷作用顺序的问题,并以随机加载试验为例验证了该方法的准确性。将其应用于风力发电机叶片的疲劳寿命估算过程中,结果表明该方法可靠、有效,为风力机叶片的疲劳可靠性设计提供了新的路径。     

冲击载荷下泵车底架结构疲劳累积损伤试验研究

针对泵车底架长期处于高应力幅值的交变冲击载荷下,结构产生疲劳破坏从而引发泵车倾翻的安全问题,基于随机变幅载荷下结构疲劳累积损伤理论,提出了基于有限元分析与应力试验的结构设计,以及基于全工况随机载荷谱采集处理与疲劳累积损伤试验验证评估技术的精细耐久性设计验证方法,通过底架结构应力试验与疲劳试验进行试验验证。泵车底架结构可靠,结构件平均首次故障方量大幅提升,疲劳寿命达到12.6 a,相比实际服役车辆工业考核,对产品的抗疲劳性能进行验证评估的试验周期缩短30%以上,为底架系统的减振、结构优化、提升焊接结构抗疲劳和耐久性设计水平,提供了理论与试验依据。     

基于ANSYS软件的螺栓法兰连接结构应力和疲劳分析

为保证风力发电机在恶劣的自然环境中可靠运行,需要对风力发电机塔架转接段法兰进行应力和疲劳分析。应用ANSYS有限元软件对风力发电机塔架的螺栓法兰连接结构进行应力分析,分析结果显示:当施加载荷时,法兰和螺栓中都出现应力集中;随着载荷的增大,法兰还出现弯曲现象;外侧螺栓产生的应力小于对应内侧螺栓产生的应力,可见内侧螺栓受到的影响较大,应特别注意。通过疲劳分析,确认选择35CrMoA合金钢材作为螺栓法兰结构的整体材料符合使用要求,为螺栓法兰结构选材提供了理论依据。     

1．5MW风力发电机组发电机减振器的研制

根据1．5MW风力发电机组发电机减振器的使用工况与性能要求,通过振动分析和载荷计算,确定了产品的刚度性能,以有效起到减振降噪的作用;利用Abaqus6．4软件对发电机减振器的结构与性能进行了有限元分析,并结合产品的性能试验确定了产品所使用橡胶的性能,以保证产品在极限载荷作用下仍安全可靠.     

冲击与循环载荷作用下圆环链疲劳损伤机理研究

圆环链作为矿业运输和港口机械的关键部件,疲劳失效是影响其寿命的关键问题。针对圆环链处于冲击载荷与循环载荷作用下的疲劳损伤,利用Workbench仿真软件分析空载启动、卡链和正常运行工况下的圆环链损伤特性,并利用线性累积损伤原理分析疲劳寿命。研究表明,冲击载荷和循环载荷作用下链环接触位置不同,且循环载荷下环肩部疲劳损伤最大,寿命最短。研究结果为优化链环结构、提高链环寿命提供了参考依据。     

接触角对风电轴承疲劳寿命的影响

风力发电机偏航轴承结构参数复杂,工作条件特殊,笔者通过仿真确定偏航轴承优化的结构参数,使此种轴承的疲劳寿命长,减少轴承在风场中的维修次数;采用有限元分析方法,建立了风电偏航轴承的三维有限元仿真模型,应用典型的联合载荷和边界条件,对各种不同接触角的轴承模型进行疲劳寿命分析,得出了轴承承载过程中的疲劳安全因子、疲劳寿命的相...     

风力发电机传动系统随机风速下的载荷特性研究

根据随机风速模拟方法、风力机气动载荷计算方法、发电机矢量控制方法和风力发电机传动系统的机电耦合模型,建立了风力发电机传动系统在随机风速下的载荷模型,利用该模型对风力发电机进行实例计算,得到了风力发电机传动系统随机载荷的有效样本。随机风速序列和随机载荷序列的对比分析表明,随机载荷序列与随机风速序列有相同的变化趋势和较好的相关性,并有类似的频谱特性,从而为进一步研究风力发电机传动系统在复杂工况下的载荷变化规律及进行载荷谱的编制奠定了基础。     

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。     

功率与载荷协同控制的风力发电机偏航控制策略的优化

采用GH Bladed对风力发电机组进行仿真,深入分析风力发电机组偏航误差与风力发电机组功率及风力发电机组偏航轴承载荷的关系,提出了基于功率与载荷协同控制的风力发电机组偏航系统控制策略的优化方案。通过对比可知,采用优化后的偏航系统控制策略,偏航轴承的极限载荷得到很好的控制,同时提高了风力发电机的发电量。