论文部分内容阅读
随着全球气候变暖和生态环境恶化问题的日益严重,公众对于要求改善地球家园的呼声日益高涨。风能作为一种清洁的可再生能源逐渐受到各国政府的关注。现代风力机正朝着大功率化方向迈进,高塔架愈来愈多地作为主要承重部件被应用到风力机结构设计中。塔架的强度分析作为风力机结构设计的重要组成部分,直接影响整机系统运行的安全性和结构的可靠性。因此,对塔架进行强度分析具有十分重要的意义。本文以某公司2MW风力机塔架为研究对象,结合圆筒型塔架受载及约束情况,借助于ANSYS12.0有限元软件,采用不同类型的有限元结构分析单元,建立塔架的有限元模型,对塔架结构进行强度分析。主要研究内容包括:(1)静力学分析—采用有限元实体单元SOLID186,对塔架进行抗极限载荷破坏分析,求解塔架在极限工况下的应力应变、刚度与位移变形情况。采用强度理论校核危险点应力,防止发生过载破坏,确保风力机在恶劣天气条件下安全可靠运行。(2)动力学特性分析—综合考虑塔架顶端叶轮、爬梯平台等附属设备与地基刚度对塔架动态特性的影响,采用有限元梁单元BEAM188,对风力机塔架的振动模态进行数值计算(模态和谐响应分析),研究风力机塔架自由振动时的力学特性,避免共振,以满足振动设计要求。(3)屈曲分析—针对风力机运行中出现塔架倒塌的问题,基于压杆稳定原理,采用有限元壳单元SHELL93,并借助于非线性屈曲分析方法,求解塔架在轴向压力作用下的非线性屈曲载荷和屈曲模态,屈曲载荷可作为承载力的上限检验非理想情况下计算得到的塔架承载力是否满足稳定性设计要求。(4)疲劳强度分析—采用线性损伤累积验证法,对塔架系统进行疲劳强度分析。找出危险点(应力最大点),通过疲劳分析模块,分析危险点和整个塔架系统的疲劳状况,校核疲劳强度并估算塔架安全使用寿命。研究表明:此塔架模型满足塔架强度要求,可以保证风电机组安全可靠运行。