風(fēng)力機(jī)塔架的有限元建模及靜動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、風(fēng)能是目前最有開發(fā)利用前景的一種可再生能源。風(fēng)能利用的主要方式之一是風(fēng)力發(fā)電,然而風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境很復(fù)雜,其塔架承受多種載荷,同時(shí)剪切風(fēng)、陣風(fēng)等會(huì)引起振動(dòng),從而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。因此,對(duì)風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析有著重要的意義。
　　 本文結(jié)合某定型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力特征,建立了變截面筒型塔架的力學(xué)模型?；诮Y(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)原理,推導(dǎo)了塔架頂端水平位移、基頻的計(jì)算公式以及考慮葉輪、機(jī)艙及塔架自重共同作用下

2、的臨界力計(jì)算公式;研究了塔架的特定參數(shù)及載荷對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定性和疲勞特性的影響。并用有限元法及ANSYS軟件對(duì)塔架進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性的數(shù)值模擬。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.有限元數(shù)值模擬與理論計(jì)算得到的結(jié)果比較接近,驗(yàn)證了有限元模型的正確性。塔架底部開門洞和在不同風(fēng)速下變槳角引起塔架上方各部件重心的變化對(duì)塔架靜強(qiáng)度有一定的影響。因此,在對(duì)風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)行力學(xué)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)按實(shí)際情況考慮。
　　 2.對(duì)塔架進(jìn)行振動(dòng)特性和響

3、應(yīng)分析,通過(guò)對(duì)幾種不同模型的數(shù)值模擬,得到塔架底端機(jī)頭的質(zhì)量和底部基礎(chǔ)的剛度對(duì)塔架的固有頻率有較大的影響。通過(guò)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析,可以得到塔架在不同頻率下的響應(yīng),以及峰值頻率所對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力;同時(shí)計(jì)算得到塔架在各時(shí)刻的位移、速度和加速度,從而為對(duì)風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.對(duì)塔架進(jìn)行屈曲分析,利用ANSYS數(shù)值模擬,同時(shí)在塔筒連接處,采用實(shí)體單元對(duì)法蘭盤模擬,計(jì)算結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性,能夠達(dá)到一般工程的應(yīng)用,且比目前工程