风力发电机锥筒型塔架的模态分析

应用SAP2000有限元分析软件对某定型风力发电机组塔架建模并进行模态分析,研究了有无门洞两种塔架的固有频率及其与风轮转动频率的关系,通过对塔架固有频率影响因素的探讨,得到了一些基础性结论.分析表明：塔架的固有频率每两阶基本相等;门洞对塔架固有频率的影响很小;塔架一阶固有频率与机头质量基本呈线性关系递减;能否引起塔架与风轮激励的共振主要取决于塔架的低阶频率.研究成果可为风力发电机锥筒型塔架的设计提供参考.     

水平轴风力发电机塔架计算机辅助设计与分析

给出了水平轴风力发电机塔架的设计依据,利用有限元方法对塔架进行了分析,理论计算结果和实验结论相符,建立了桁式塔架结构优化的数学模型,提出了该优化问题的分步求解的方法。     

150kw水平轴风力发电机塔架设计

给出了水平轴风力发电机塔架的设计依据及有关数据的计算方法。提出了塔架的设计步骤。     

水平轴风力发电机塔架计算机辅助设计与分析

要给出了水平轴风力发电机塔架的设计依据,利用有限元方法对塔架进行了分析,理论计算结果和实验结论相符,建立了桁式塔架结构优化的数学模型,提出了该优化问题的分步求解的方法     

大型风力发电机塔架弹塑性地震分析

设计了钢管混凝土三肢柱塔架,建立了塔架的有限元模型,并利用SAP2000软件对钢管混凝土三肢柱塔架进行了弹塑性地震分析.通过分析可得:在罕遇地震作用下,钢管混凝土三肢柱塔架大部分的构件处于弹性阶段,仅在顶端和底端有少数构件进入塑性阶段.在地震测乍用的后期塔架顶部的位移达1.1 m,稍小于塔架高度的1/59(1.26 m).     

柔性结构风力发电机

日本通产省工业技术院机械研究院研制成一种柔性结构的风力发电机。风车叶片采用工程塑料制作，风轮半径７．５米、塔架高度１５米、机组重量约３２００千克。该风力发电机具有独特的结构，风车叶片同转轴的联接与以往不同，采用柔性联接方式，可使叶片在强风下的受力减少一半，叶片的转角可根据风力强弱而自动改变，从而减少叶片断裂的危险。此外，该风力发电机在风速变化时，仍能控制每分钟８０转的稳定运行。在风速为８～２５米范围内，发电能力为１５千瓦。（GN．０１０４）柔性结构风力发电机     

风力发电机复合材料叶片振动特性分析

针对风力发电机复合材料叶片振动特性问题,以5 MW风力发电机叶片为研究对象,通过复合材料基础确定叶片铺层方案;借助有限元法对复合材料叶片静态固有频率和运行时固有频率展开分析。结果表明：叶片第1阶固有频率为0.887 Hz,叶片前6阶模态振型均未出现扭转振动,表明该叶片抗扭转性能较好;叶片旋转时离心力使得叶片前6阶固有频率均增大,其中对叶片第1阶固有频率提升可达3.6%,对叶片第6阶固有频率仅提高0.44%;且叶片在实际运行时第1阶固有频率分别高出叶片旋转频率1P和3P为77.5%和32.5%,不发生共振现象。     

索塔式风力发电机塔架优化设计

提出一种索塔式新型风力发电塔架,确定了纤绳锚固点高度、初张力及纤绳与地面夹角等参数;以实际工程为背景,根据ANSYS一阶优化方法,编制了索塔式风电塔架和单管塔的APDL优化程序,对两种塔架分别进行截面优化和结构优化.对比结果表明,索塔式塔架具有比单管塔基础工程量小﹑运输方便、施工难度小等优点.就索塔式塔架而言,增大纤绳初张力可有效减小塔底弯矩,在一定范围内增大纤绳初张力可有效提高塔架稳定性.     

风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

风力发电机叶片固有振动特性的有限元分析

以一农用风力机叶片为例,应用有限元方法对叶片进行了合理的简化,建立了叶片的振动方程.同时应用大型有限元分析软件AN SY S对其振动进行了分析,考虑了挥舞振动、摆振振动和扭转振动等3种情况,分别计算了实心和空心叶片的前十阶固有频率和振型,且对空心和实心叶片进行了比较.分析了各阶固有频率和振型的特点以及不同形式的振动对叶片的不利影响,分析方法和结果对风力发电机的结构设计和进一步动力分析有一定的参考价值.     

风电机组混合型塔筒静强度分析与模态分析

为了分析新型风电机组塔筒结构的静强度性能和低阶模态频率特性,分别对传统型、加筋型和混合型三种结构塔筒进行有限元建模,对比分析三种塔筒的静强度性能和低阶模态频率.仿真结果表明,混合型塔筒等效应力极值和刚度较传统型塔筒有所增加,低阶模态频率较其他两种类型塔筒有所提高.混合型塔筒在壁厚和材料的约束下具有更好的刚度,其结构使得刚性设计转速有所提高,有利于塔筒刚性模态设计.     

CFRP局部加固对腐蚀后风电塔筒滞回及屈曲特性影响

海上风电塔长期服役于海洋腐蚀环境中,塔筒结构在海洋腐蚀环境及风、浪、地震等往复荷载作用下易出现局部屈曲及倒塌破坏。本文提出将碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）用于腐蚀后风电塔筒的局部加固,开展了CFRP钢结构单剪实验及数值仿真研究。在单剪实验的基础上,基于ABAQUS软件及Python编程开展了CFRP加固腐蚀风电塔筒的滞回性能研究,对比了4种腐蚀工况及6种加固工况结构的破坏形式及耗能机制。研究结果表明:高温环境会使得CFRP与钢的黏结界面出现软化现象,导致CFRP钢复合结构承载力下降。但在拉力作用下CFRP钢复合结构均表现为纤维丝断裂早于胶层破坏,在数值模拟时可以将CFRP与钢的黏结关系简化为绑定关系。在循环荷载作用下遭受腐蚀的风电塔筒结构出现提前屈曲,屈曲后结构刚度退化加速,延性降低,材料塑性耗能比例减小,“屈曲铰”耗能比例增加,整体耗能能力下降;使用CFRP加固后,可以延缓结构屈曲出现的时间,扩大材料塑性区域,增加材料塑性耗能比例,提升结构整体耗能能力。为防止CFRP加固层数较少时结构出现突发破坏的现象,加固时应注重考察结构延性变化情况。     

5 MW风力机叶片弯扭耦合特性分析

疲劳载荷是影响风力机叶片运行寿命的重要载荷,利用叶片固有特性之一的弯扭耦合特性,是降低叶片疲劳载荷的重要方式之一.采用有限元方法研究了5 MW风力机叶片的弯扭耦合特性,给出了在相同载荷作用下,梁帽不同铺层角度、不同铺层材料和叶片不同主梁结构的叶片扭转角度、摆振方向弯曲角度和耦合系数的分布规律.结果表明,铺层角度、叶片材料及内部结构都是影响叶片的弯扭耦合特性的重要因素.     

格构式钢管混凝土风力机塔架的设计

针对风力机塔架高度增加使常用的锥筒式塔架结构的力学性能、经济性、施工性下降的问题,探讨了格构式钢管混凝土风力机塔架的设计方法.以某3 MW风力机工程为例,采用钢管混凝土统一理论和简化空间桁架法设计了符合性能要求的格构式钢管混凝土塔架,并给出了柱肢、腹杆及节点构造.基于ANSYS有限元软件分析了格构式钢管混凝土塔架与锥筒式塔架的力学性能和用钢量,结果表明,三肢柱格构式钢管混凝土塔架的设计方法可行,力学性能优越,经济性较好.     

基于ANSYS的风力发电机机舱底盘的强度分析

机舱底盘是风力发电机的重要组成部分,它的结构是否合理将直接影响着整个风力发电机的平稳运行.机舱底盘不但支撑着主轴轴承座、增速箱、发电机等大部件,而且还受到周围空气对它的气动推力和阻力的影响.针对这个问题,采用ANSYS有限元分析软件计算了机舱底盘的静强度,根据计算结果进行了强度校核,满足了材料的强度要求.为了减小应力集中,提出了改进意见,在最大应力出现的地方适当加厚筋板,可使整体应力分布更加均匀,并且为以后的设计提供了科学依据.     

结构尺寸随机变异对叶片频率的影响

采用基于摄动技术的随机有限元方法推导了旋转叶片的随机有限元方程,并给出了固有频率对结构尺寸的灵敏度公式,为概率意义下叶片结构尺寸随机变异对叶片频率的影响提供了分析方法。最后以一实验台叶片为算例,详细研究了叶片结构尺寸分别处理为随机变量和随机场时,叶片静动频率对叶片结构尺寸的灵敏度,为叶片的设计、加工、运行提供了理论指导。     

Vibration analysis of wind tunnel support

In order to enable a wind tunnel support to have a high enough natural frequency to prevent experiencing mechanical resonance and excessive vibration displacement, five kinds of wind tunnel support structures have been simulated and analyzed individually under five different load conditions by means of a nonlinear finite element numerical method. With natural frequency and three directions vibration displacement given, simulation and analyses indicated that additional supports is more beneficial than heightening the rigidity of steel reinforced concrete in support pillars and adopting steel wrappers on the pillars to increase natural frequency of support structure. Increasing the rigidity of steel reinforced concrete, adopting steel wrappers and providing additional supports are all helpful in reducing three directions vibration Max displacement, and additional supports are comparatively more effective. Therefore, a structure scheme with steel reinforced concrete support pillars,steel wrappers and additional supports should be adopted in practical wind tunnel support construction.     

风力机复合材料叶片流固耦合分析

为了给风力机叶片优化设计及研发工作提供准确的数据,减少成品的开发周期,降低成本,并保证风力机的安全运行,提出一种针对铺层后风力机风轮及叶片并利用ANSYS Workbench进行单向流固耦合分析的方法.主要在传统翼型NACA4412模型下进行叶片建模改进,应用铺层设计把叶梢、叶根、展向等改成渐变式厚度并进行流固耦合分析.数值模拟结果表明:叶片在风速13 m/s时叶尖部分压力最大,此时叶片弦长及其厚度处于最小状态,叶片中部靠近叶片前缘的位置为应力最大处.     

大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

旨在确定变桨距机构的结构形式，通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数，论证变桨距机构的合理性，确保兆瓦级风力发电机组在60 m高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比，找出各种变桨距机构的优缺点，完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定；利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计；利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终，兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式，由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩；并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作，证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定，达到了预期设计的目标.