基于非线性有限元理论的风力发电机组法兰-螺栓连接分析方法研究

以风力发电机组叶片根部法兰-螺栓连接为例,研究了法兰-螺栓连接分析方法。根据风力发电机组法兰-螺栓连接结构的特点,采用非线性有限元分析方法建立多种法兰-螺栓连接分析模型,对模型的单元类型选择、各部件连接关系的处理及接触对的建立方式进行了研究;分析了单元类型、接触关系等因素对有限元计算结果的影响;提出了针对不同分析需求的风力发电机组法兰-螺栓连接有限元分析方案;为风力发电机组法兰-螺栓连接结构的设计和强度分析提供理论基础。     

摩擦和常温蠕变对风电螺栓预紧力松弛的敏感性分析

针对风力发电机螺栓由于预紧力松弛而导致的疲劳断裂问题,以风电塔筒环形法兰连接单段模型为研究对象,采用有限元的方法进行摩擦和常温蠕变对预紧力松弛的敏感性分析。结果表明：摩擦系数降低时螺纹最大应力降低了8.04%,平均应力增大了16.4%,且材料蠕变特性较低和屈服应力较高时预紧力仅分别减小了15.74%和6.37%。因此,当螺纹接触处和外部接触表面的摩擦较低,且螺栓材料具有较低蠕变特性和较高屈服强度时,螺栓抗蠕变性能较好且不易发生预紧力松弛现象。此时螺栓连接状态和预紧力分布较好,螺纹最大应力较小,且法兰间的接触压强和夹紧力较高,有效减小了预紧力松弛。研究结果为解决风电螺栓预紧力松弛问题提供了理论依据。     

新型法兰盘在输电塔中的研究

为了解决大型法兰连接问题,提出一种用于钢管塔上两圈螺栓的大型法兰构造型式,结合500kV崖门大跨越工程。用ANSYS程序对九个法兰节点进行了有限元分析,提出了用于大型法兰设计的计算公式。通过对计算结果的分析,得出大型刚性法兰能有效减小螺栓直径,具有良好的受力性能和较高的承载能力。     

风力发电机组塔架螺栓连接公差问题研究

针对风力发电机组塔架法兰的螺栓连接,基于IEC 61400对其公差的要求和可能发生的平面度问题,采用有限元方法进行应力计算.结合实际风力发电机组法兰螺栓连接实例计算,对塔架法兰内倾量和平面度公差对筒壁和螺栓的影响进行总结,提出法兰内倾角公差设计方法,比较平面度公差对螺栓的影响,可为提高塔架法兰连接的可靠性提供更为严谨的...     

缺陷对风电叶片螺栓连接性能影响研究

针对分段式风电叶片中的预埋螺栓套螺栓连接构型,考虑几何非线性和接触非线性,采用有限元方法分析螺栓连接部位的轴向应力分布,同时研究法兰结构、法兰缺陷以及螺栓套伸出长度对螺栓连接载荷系数以及螺栓疲劳寿命的影响。结果表明:法兰表面微小斜度或螺栓套伸出微小长度均会导致载荷系数迅速升高,进而大大降低螺栓的疲劳寿命;法兰缺口对螺栓连接载荷系数的影响分为2个阶段,当缺口面积不超过法兰两侧边界时,载荷系数由0.205缓慢增加到0.224,当超过两侧边界,载荷系数由0.224迅速增大到0.308。     

高温螺栓“许用初应力”的确定

本文在考虑螺栓材料高温持久强度的条件下,提出了汽缸法兰连接的双头螺栓“许用初应力”的新概念,并介绍它的计算方法。理论计算值与工厂的经验数据相比较,结果     

风电机组螺栓连接参数化有限元分析——VBA与APDL联合二次开发

在风电机组的整体有限元分析中,重要且困难的部分是对主要部件之间的连接螺栓进行极限强度和疲劳寿命有限元分析。文章介绍风电机组螺栓连接参数化有限元分析流程,并以轮毂与叶片连接螺栓为例详细介绍分析流程中的各个步骤,最后简单介绍如何联合VBA和APDL进行分析流程中所需的二次开发。     

输电钢管塔新型锻造法兰破坏模式研究

针对输电钢管塔采用传统锻造法兰和新型内外双层锻造法兰两种节点连接形式,选取法兰盘厚度、螺栓个数、螺栓孔中心到法兰外缘的距离及螺栓孔中心到法兰颈根的距离4个计算参数，利用Ansys软件建立了输电钢管塔法兰节点连接有限元模型，研究了在轴向拉力作用下两种锻造法兰节点的破坏模式。结果表明，传统锻造法兰有螺栓弯曲屈服、法兰颈变坡段与直坡段接触点屈服两种破坏形式；新型内外双层锻造法兰有法兰颈根屈服、钢管拉伸屈服两种破坏形式，同时法兰盘厚度、螺栓个数均小于传统锻造法兰。     

输电钢管塔新型锻造法兰受弯性能研究

针对输电钢管塔采用传统锻造法兰和新型锻造法兰两种节点连接形式,在ANSYS软件中选取螺栓孔中心到法兰盘外缘和颈根的距离、螺栓个数为参数,建立输电钢管塔的法兰连接有限元模型,研究了两种锻造法兰节点在拉弯作用下的受力及破坏模式。结果表明,传统锻造法兰有螺栓弯曲屈服、法兰颈屈服两种破坏形式;新型锻造法兰有螺栓弯曲屈服、钢管拉伸屈服两种破坏形式。     

钢管杆塔底部径向与环向组合加劲肋法兰节点设计与有限元分析

输电线路钢管杆塔的塔脚型式通常采用加劲法兰,现行规范将加劲法兰盘扇形区域简化按矩形考虑,大尺寸的法兰因法兰底板过厚、外圈螺栓离管壁远,受力不合理,法兰盘应力集中明显。该文提出在传统加劲法兰构造基础上增加环形加劲肋的新型组合加劲肋法兰连接型式,对该节点的设计进行了系统分析,阐述了组合加劲肋法兰计算理论,有限元分析结果表明：这种法兰构造合理、安全可靠,可用于实际工程。     

钢管塔内外锻造法兰及内外刚性法兰的承载力和变形性能对比分析

针对锻造法兰刚度不足的问题,提出了一种新型的锻造法兰连接形式——内外锻造法兰,基于ANSYS软件建立了内外锻造法兰的有限元模型,同时根据榕江大跨越输电塔中的内外刚性法兰的缩尺模型,建立了内外刚性法兰的有限元模型,对两种内外法兰进行了加载计算,比较了二者的位移—承载力变化。根据内外锻造法兰的受力变形特征,重新选取了内外锻造法兰的螺栓规格,并再次对比分析了内外锻造法兰与内外刚性法兰的位移—承载力性能,获得了内外锻造法兰的优点。     

水轮机顶盖螺栓疲劳强度的影响因素研究

螺栓应力幅是决定螺栓疲劳强度的直接因素,螺栓应力幅越小,螺栓的疲劳强度越大。为了研究螺栓应力幅的影响因素,通过有限元方法对某顶盖及螺栓进行了整体建模和结构受力分析,提取了不同螺栓和法兰组合形式下螺栓的应力幅。结果表明,单法兰型式螺栓疲劳强度优于双法兰型式,下法兰型式螺栓疲劳强度优于上、中法兰型式;加厚双法兰结构法兰上板、下板、筋板厚度及上下板间距均可提高螺栓疲劳强度;增大螺栓头支撑直径和螺栓与法兰的接触面积,可提高螺栓的疲劳强度。     

柴油机高强度缸盖螺栓强度校核方法研究

结合大功率柴油机提升功率的数值计算工作,介绍了评估气缸盖螺栓强度的两种方法:静强度分析法和疲劳强度校核法。就疲劳强度校核在考虑螺纹的基础上建立了螺栓的CAD实体模型,并采用接触分析法,对螺栓的应力应变状态进行了有限元计算分析。     

150柴油机气缸盖连接螺栓预紧力施加的有限元及试验分析

对发动机机体进行结构强度的有限元分析的时,发动机气缸盖连接螺栓预紧力的施加方式及施加位置对有限元分析结果的精确度往往具有重要的影响.文章结合某150柴油机进行性能强化数值模拟计算,对该柴油机气缸盖连接螺栓预紧力采用不同位置施加,并用实验结果验证对比了各方案,得到了合理的方案,为螺栓预紧力的模拟施加提供了可借鉴的帮助.     

基于ANSYS对锁斗过滤器法兰进行疲劳分析

本文通过大型有限元分析软件ANSYS,建立了设备法兰与椭圆形封头连接的三维有限元模型,不考虑循环的温度差对疲劳强度的影响,仅考虑内压力波动的影响,对设备法兰在一次加载的强度和在循环载荷作用的疲劳强度进行了评定。     

某柴油机水套螺栓断裂故障分析及改进措施

针对某船用多缸柴油机水套螺栓在试验中发生断裂的故障,对螺栓做理化检测分析,并仿真模拟螺栓受交替负载时的应力及疲劳情况。结果表明:由于水套螺栓螺纹根部加工粗糙以及表面轻微脱碳,导致螺栓局部应力集中且附近区域强度降低;当发动机工作时,热负荷和周期性载荷使水套螺栓承受交变应力,而该螺栓头部与螺纹连接位置的安全系数最小,导致疲劳破坏。据此,提出控制螺纹质量和提高螺栓等级的改进措施。     

某超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓的热-机耦合应力分析

针对某电厂660 MW超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓断裂原因分析需求,以汽缸-螺栓系统为研究对象,应用弹塑性有限元法,并引入子模型分析技术,分别构建了以螺栓光杆模型为基础的汽缸-螺栓整体有限元模型以及考虑螺纹细节的螺栓有限元子模型。以整体模型为基础,结合汽轮机冷启动过程热力参数,模拟了高压内缸及其关键紧固螺栓的温度与耦合应力随启动过程的变化,并确定出螺栓最大耦合应力时刻。进一步采用有限元子模型模拟了该时刻下紧固螺栓的局部热-机耦合应力场,并确定出螺纹牙根部的等效应力分布。通过与螺栓材料的屈服强度进行比较,表明该紧固螺栓与下缸体啮合第一扣螺纹等效耦合应力已超过材料的屈服极限,因此,在实际服役中,循环塑性应变与低周疲劳损伤可能成为紧固螺栓断裂的原因之一。     

风力机塔筒双盖板穿芯螺栓连接疲劳性能研究

提出一种矩形钢管混凝土束风力机塔筒结构，并对该塔筒结构双盖板穿芯螺栓连接节点进行高周疲劳试验和有限元分析，得到节点的疲劳破坏模式和疲劳寿命。结果表明：矩形钢管混凝土束风力机塔筒双盖板穿芯螺栓连接节点疲劳破坏模式为高强螺栓受剪破坏，破坏集中在钢板连接处。螺栓在钢砼连接面和螺帽处产生疲劳裂纹，在剪切疲劳作用下，穿芯螺栓断裂为3段。有限元分析表明，螺栓规格对试件疲劳性能影响较大，增加螺栓直径，能提高节点的疲劳寿命，但疲劳极限值会减小；盖板厚度对疲劳性能影响不明显。     

大型风力机偏航回转支承连接螺栓应力分析

目前大型风力机偏航回转支承连接螺栓应力分析主要着眼于孤立螺栓和有限工况而忽略了扭矩,计算不够全面。为了更全面地分析螺栓的受力状况且得到较为合理的结果,提出了一种考虑所有螺栓、所有工况和多个载荷分量的综合分析方法,即基于VDI2230高强度螺栓计算方法,采用有限元软件ANSYS加入了一个虚拟连接螺栓,构建了偏航回转支承与主机舱座和塔顶法兰的连接螺栓的整体模型,利用BLADED软件遍历了所有工况的时序载荷,将最大合弯矩按大小和角度分别进行了一定数量的等分,考虑多个载荷分量对螺栓的作用,并由此得出了极限载荷工况,进而结合连接螺栓在不同等分载荷下的应力,使用分段线性插值方法,计算出了偏航回转支承连接螺栓的最大应力及其对应的位置,为螺栓连接设计和优化提供了参考依据。     

高温螺栓“许用初应力”的确定

本文在考虑了螺栓材料高温持久强度的条件下,提出汽缸法兰连接的双头螺栓“许用初应力”的新概念,同时介绍它的计算方法。理论值与电厂的经验数据比较结果令人满意。从而解释了高温螺栓因初应力过大而发生早期断裂的机理。