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。     

基于Isight的塔架门框结构的优化设计

在多学科优化集成软件Isight环境中,综合应用Pro/E参数化建模功能、Abaqus有限元分析功能,建立一种面向塔架门框的CAD/CAE集成优化设计的框架。首先建立门框的参数化几何模型,其次建立有限元分析模型并提交求解。应用试验设计DOE(Design of Experiments)中的最优LHD(Latin Hypercube Design)算法分析门框几何参数因子与应力间的交互效应、相关性。采用模拟退火ASA(Adaptive Simulated Annealing)全局优化算法开展门框的静强度优化设计,以整段塔架的重量最轻为目标,得到满足门框强度设计的最优解。为塔架门框的强度优化设计提供一种科学的设计方法。     

基于FEM与JIS规范的卸船机疲劳分析

以1 500 T/H港口卸船机钢结构为计算模型,利用有限元分析软件ANSYS进行仿真。当小车在几个不同位置时候,计算卸船机的大梁、门框等主要部分的极限应力,并根据FEM与J.I.S规范下不同的疲劳计算方法,分别进行疲劳计算。比较2种规范在计算卸船机疲劳时候的区别和联系。     

600kW风力机塔架结构参数粒子群优化设计

探讨了一种风力发电机塔架结构参数优化设计方法。采用有限元方法对风力发电机塔架进行模态分析，得出了不同结构参数下塔架的固有频率；采用支持向量机建模方法，建立了塔架结构参数与固有频率之间的快速计算模型；引入粒子群优化方法优化了塔架结构参数。将该优化方法与正交优化和混沌优化的结果进行比较，表明了粒子群优化的优越性，并采用有限元方法对所建塔架结构进行了强度校核。     

风力发电机组塔筒门框段屈曲分析

塔筒屈曲稳定性分析是保证风力发电机组安全的重要一环。塔筒门段部分形状不规则,存在门洞缺口效应,应力状态比较复杂。因此采用有限元方法计算了有门框塔筒门段模型、无门框塔筒门段模型,获得修正系数,再结合GL规范和DIN 18800-4对塔架进行屈曲计算,校核塔筒门框段的屈曲稳定性。以实例计算了塔筒门段的屈曲,并给出了结论,验证了分析方法的正确性。     

兆瓦级风力发电机组塔架的静强度及模态分析

利用大型有限元软件ANSYS建立了风力发电机组塔架的三维有限元模型,并分别进行了静强度分析和模态分析,准确计算出极限载荷下塔架的应力及塔顶位移,并得到了塔架的固有频率和模态振型.计算结果表明:该塔架整体结构满足强度要求,且在风力发电机组运行过程中塔架不会发生共振,从而为塔架的优化设计提供了依据.     

橡胶波形发生器材料本构模型有限元仿真及试验研究

通过橡胶试件的拉伸、压缩试验,得出了两种硬度橡胶材料的应力-应变关系;建立两种硬度橡胶波形发生器的有限元模型,分别施加18 kN和28 kN的载荷,得到了采用不同本构模型的最大静态变形量及静态刚度;进行实物试验,并将有限元仿真结果与实物试验结果对比.研究表明:Arruda-Boyce模型相对误差最小,Van der Waals模型相对误差最大.     

极端服役环境下的风电机组塔架结构参数优化研究

以大型风电机组塔架为对象,开展了极端服役环境下的塔架结构参数优化设计研究。采用壁厚分段式线性变化结构对塔架进行描述,介绍了基于BEM理论的风电机组气动载荷分析方法,运用有限元仿真分析塔架结构参数与极限载荷作用下的应力以及结构参数与固有频率的关联特性,采用支持向量机(SVM)方法分别构建了结构参数与应力、固有频率的快速计算模型。以质量最小为目标,强度、固有频率和边界条件为约束对塔架结构参数进行了设计优化,引入遗传算法(GA)进行优化求解。对某2MW风电机组塔架进行实例设计研究,结果表明优化后的塔架质量减小3.5%。      

风力发电机变桨柜焊缝开裂问题研究

针对风力发电机变桨柜焊缝开裂问题,对变桨柜进行结构优化和强度评估,并进行现场应力测试验证。首先采用Simpack软件对变桨柜总装结构进行动力学建模和仿真分析,确定变桨柜应力幅值变化最大的危险位置对其进行有限元分析;接着采用有限元分析软件ANSYS及疲劳分析软件Fe-safe对变桨柜进行焊缝极限强度与疲劳强度评估;最后采用应变应力测试装置对风场运行的变桨柜进行焊缝动态应力测试。结果表明,优化后的变桨柜焊缝极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求;风场测量的焊缝最大应力幅值与有限元分析计算的应力幅值相比最小误差为6.8%,验证了有限元分析方法的准确性,为有效解决风力发电机变桨柜焊缝开裂问题提供了参考方法。     

风机塔架的模态分析及优化设计

对塔架进行了结构设计,利用Ansys软件对塔架进行模态分析,从而对塔架的应力、最大位移变形量进行仿真分析.通过一个实例,对改进前后塔架的固有频率和振型进行对比分析,验证塔架有限元建模的正确性,为塔架的优化设计提供理论依据.并将所设计的塔架应用于实际生产中,取得了良好的经济效益.     

基于无网格仿真技术的特种车体结构分析

为了提高CAE结构仿真计算的效率,缩短产品的设计研发周期。文中探索研究了无网格结构分析技术在复杂结构CAE仿真分析中的应用。以典型特种装备车体结构为对比,采用无网格技术仿真计算了车体结构的模态、静态及动态强度特性,计算结果与有限元方法之间的相对误差分别只有4.8%、2.5%和1.9%,无论是模态振型还是应力分布状态,无网格方法和有限元方法之间均具有很好的一致性。同时,相比于有限元方法,无网格方法的仿真计算效率提高了79.4%。为工程设计人员在产品设计过程中同步高效地开展结构的CAE仿真分析工作提供了有效的分析手段。     

弯曲载荷作用下含错边缺陷管道环焊缝应力计算

滑坡等地质灾害引起的弯曲载荷是导致环焊缝失效的重要因素，管道环焊缝焊接过程中的错边缺陷，容易形成局部应力集中，除设计压力外，环焊缝还能承受的弯曲载荷已成为管道完整性管理中的重点和难点。基于有限元分析数据提出了一种针对弯曲载荷作用下含错边缺陷环焊缝的应力计算方法。首先，给出了管道承受均匀内压和弯曲载荷的近似解析计算公式；然后，针对无错边和含错边缺陷的环焊缝开展有限元计算，采用子模型方法兼顾了大跨度模型的计算效率和环焊缝的计算精度；最后，基于有限元分析数据对经典解析公式进行修正，得到管道环焊缝单点应力的计算公式。经验证，该方法与有限元结果相差1%以内，可适用于弯曲载荷作用下的环焊缝应力计算，是一种可用于工程强度快速评估的精确分析方法。     

残余应力引起的铣削变形有限元分析

应用弹性力学理论推导出了二维连续铣削过程中工件内应力再分布及其引起变形的计算递推公式.解决了有限元建模、初始应力加载、变形评估等仿真关键技术,建立了残余应力引起铣削变形的二维有限元仿真模型.最后对实例进行了仿真计算,分析了残余应力引起的加工变形规律,并用解析法对仿真结果的进行了验证.     

架空索道塔架有限元分析计算

根据架空索道桁架式塔架的载荷特征和结构组成形式,应用有限元法,合理地建立了塔架的有限元计算模型,能够准确地计算出塔架的应力及变形情况,全面分析塔架的整体力学性能,结合实例进行了分析计算。     

某型车架焊接变形及应力分布数值模拟研究

为了模拟车架焊接过程中变形及应力分布状况,建立了车架焊接过程中的有限元模型,然后确定了焊接过程中的焊缝顺序、焊接边界条件,从而利用有限元计算模拟了焊接过程。通过对比实际焊接结果与计算结果变形差异,确定计算仿真方法的正确性,得到了焊接过程中的应力分布、温度分布等数据。提出了调整焊缝顺序,以求达到最小的焊接后残余变形。     

小变形悬架衬套全刚度力学模型的建立与验证

鉴于衬套对悬架及整车性能影响较大,以扭力梁后悬架的橡胶-钢衬套为研究对象,先通过有限元分析结合响应面优化算法对相应Yeoh本构模型的多系数寻优,拟合出逼近试验曲线的沿x/y/z三向刚度仿真曲线,为优化后的衬套模型建立新的边界条件,求解拟合出绕x/y/z三向扭转刚度仿真曲线;进一步以扭力梁后悬架的极限扭转为工况,分别对含全6向刚度衬套力学模型和含刚柔耦合预紧衬套模型的扭力梁后悬架进行结构强度分析,两种分析结果均满足材料强度要求,最大应力和最大位移出现位置相同,各自相对误差分别是6.58%和1.27%,工程中属可接受范围。研究表明,在开展小变形范围内的悬架橡胶-钢衬套相关研究时,为达到减小建模工作量、缩短计算时间、不降低计算精度等目的,可以使用简单的全6向刚度衬套力学模型代替其他较复杂衬套模型。     

大型风力发电机组塔架的静强度及模态分析

利用ANSYS有限元软件建立了大型风力发电机组塔架的有限元分析模型,分别进行了塔架的静强度和模态分析,计算出了塔架的固有频率和模态振型以及塔架在极限载荷下的应力和塔顶的位移。结果表明:该塔架结构满足强度要求,且风力发电机组在运行过程中不会与塔架发生共振,从而为今后塔架进一步的优化分析设计提供依据。     

油压减震器压力缸部件有限元分析

建立了某型油压减震器压力缸部件及其焊缝的有限元模型,对其在15MPa压力下变形和应力分布进行了计算,并分析和验证了结果.通过计算得出:焊缝处应力值低于其材料屈服应力极限,且安全系数较高,压力缸圆孔局部存在应力集中,此结论为该产品前期设计提供了重要参考。     

基于有限元法水平轴风力发电机塔架的静态分析

利用有限元方法并借助于有限元分析计算软件对塔架进行静强度分析,精确地计算出在极限载荷情况下塔架的应力应变及位移状况,并且验证了塔架同时满足强度和刚度要求,为风力机塔架的结构动态设计提供有效的理论依据。     

含不同尺寸裂纹管道极限内压的有限元模拟及计算公式修正

建立了含热影响区裂纹X80焊接管道模型,模拟了残余应力分布并进行了验证;采用有限元方法模拟得到有、无焊接残余应力以及不同裂纹尺寸下焊接管道的极限内压,并与ASME B31G标准、DNV RP-F101标准和PCORRC方法计算得到的进行对比;结合PCORRC方法和有限元模拟结果修正了极限内压计算公式。结果表明:无论是否存在焊接残余应力,焊接管道的极限内压均随裂纹深度或长度的增大而降低,且焊接残余应力对极限内压的影响随裂纹长度的增大而减小;3种方法计算得到的极限内压均随裂纹深度的增大而降低,但裂纹越深,计算结果与模拟结果的误差越大;采用修正公式计算得到含表面裂纹管道和含热影响区裂纹焊接管道的极限内压和模拟结果的相对误差分别在8%,7%以内,说明此极限内压计算公式具有一定的工程适用性。