基于NESSUS的1.5 MW永磁直驱风力发电机主轴可靠性灵敏度分析

永磁直驱风力发电机主轴的可靠性对于整套风机系统的质量属性具有重要的影响。针对主轴结构参数的随机性,首先利用有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL对主轴进行参数化建模,主要变量为尺寸参数及载荷参数,并进行了初步的静力分析。然后介绍了基于设计验算点MPP的结构可靠度及参数灵敏度的计算原理。最后通过专门的结构概率分析软件NESSUS联合ANSYS的静力分析模块对主轴进行可靠性分析,获得了主轴结构可靠度指标和各个参数的灵敏度指标及设计验算点位置。     

兆瓦级风力发电机主轴结构强度及可靠性分析

针对某1.5 MW双馈式风力发电机,利用Ansys的参数化建模语言APDL对其主轴进行参数化建模,得到风机主轴参数化模型以及命令流文件。根据风机主轴的载荷数据,校核了风机主轴在16组极限工况下的静强度,结果显示主轴工作应力在工况dlc 2.1b最大,为237.086 MPa。最大工作应力小于许用极限,主轴符合静强度要求。考虑到实际情况下风机主轴结构尺寸参数、材料力学参数以及所受载荷参数的随机性,利用专门的概率分析软件NESSUS联合Ansys,对风机主轴进行基于静强度的结构可靠性分析,结果显示风机主轴的结构可靠性P_R=0.999 224 4,略小于要求的0.999 9。根据灵敏度分析结果,提高屈服强度均值,降低屈服强度标准差,提高尺寸参数R_2均值可增加风机主轴结构可靠度。     

基于结构可靠性分析的风力发电机主轴优化设计

基于ANSYS软件的参数化语言APDL,以结构尺寸参数为变量,建立兆瓦级风力发电机主轴的参数化有限元模型,并得到主轴有限元分析的命令流文件,在此基础上,利用数据优化软件ISIGHT联合ANSYS软件对风力发电机主轴进行实验设计(Design of Experiment,DOE),分析出各尺寸参数对风力发电机主轴最大工作应力的影响,选取影响较大的5个尺寸参数,利用ISIGHT软件的近似建模功能,建立风力发电机主轴最大工作应力和尺寸参数之间的二阶近似响应面模型。根据得到的响应面模型,通过MATLAB软件,编制风力发电机主轴静强度可靠性计算程序。最后,通过ISIGHT软件的优化模块,在保证主轴结构可靠度符合要求的情况下,对风力发电机主轴的尺寸参数进行了优化设计。优化结果显示,选用MISQP优化算法优化效果最好,优化后风力发电机主轴体积减少了2. 47%。     

水平轴风力发电机塔架的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对某型风力发电机塔架为研究对象,建立其有限元模型,对其进行静力分析,模态以及屈曲分析。得出塔架整体结构满足强度要求,不会出现失稳现象,门洞处需要采取加固措施,风机正常工作下不会发生共振现象。     

极端环境对MW级风力发电机轮毂特性的影响分析

利用UG软件对2 MW风力发电机轮毂进行建模,再利用ANSYS软件对轮毂在极端天气下所受载荷进行分析,除了考虑叶片对轮毂的力载荷和惯性载荷还考虑了极端天气对轮毂特性影响,主要极端天包括低温、高温和极大风速。经过模拟分析发现,高温、低温和极大风速载荷对轮毂的受力影响较大,尤其是极低温度时,在轮毂与主轴接触的区域受力已经超过了轮毂的抗拉强度。     

风电增速箱空心输入轴的有限元分析

风力发电机中增速器的空心轴是其中的关键零件之一,属于大型复杂零件,对强度的要求较高,其结构的合理性将直接影响整个风力发电机组的正常工作.文章建立了该空心轴的三维模型,采用ANSYS分析软件,在对空心轴结构进行分析的基础上,确定了分析中的约束和加载方法,对空心轴进行了静力分析,并对力矩传递区域进行了接触应力分析,对其强度性能进行了合理的评估,为其可靠性优化设计提供了理论基础,分析结果已应用于工程实际中.     

大型风力发电机组轮毂强度分析

轮毂是风力发电机组中受力情况最复杂,且可靠性要求最高的关键部件之一,其强度直接关系到风力发电机组的安全性能。本文根据GL规范,利用有限元方法对轮毂进行静强度和疲劳强度分析,并且给出了轮毂材料S-N曲线的详细拟合过程。有效解决了风机轮毂强度计算问题,为轮毂结构优化奠定基础。     

兆瓦级风力发电机组主轴优化设计

主轴作为风力发电机组传动链系统中的核心部件,其结构强度对整个机组的安全、稳定运行有着至关重要的影响。针对某4 MW双馈式风力发电机组主轴,根据其结构形式和载荷传递特点,利用参数化建模语言,以仅受压属性的杆单元模拟主轴轴承滚子,建立了有限元分析模型。依据GL2010认证规范,推导出考虑主轴平均应力效应的S-N曲线,并根据轮毂中心处的极限工况载荷与疲劳时序载荷,进行主轴静强度和疲劳损伤计算,结果显示主轴的静强度满足设计要求,疲劳强度需要优化提升,针对上述结果从结构刚度协调性和表面粗糙度两方面进行优化设计研究,最终,在保证主轴满足强度要求的同时,重量降低了约2.23%,实现了轻量化设计。     

750kW风力发电机关键部件的三维建模与有限元分析

750 kW风力发电机是目前国内各大风场装机的主流机型,其关键部件的变形仍时常发生.针对750 kW风力发电机轮毂和主轴的变形问题,运用UG三维绘图软件构建750 kW风机中轮毂和主轴的实体模型,借助有限元软件ANSYS,对轮毂和主轴进行应力分析,计算轮毂和主轴的最大应力和最大应变,归纳出轮毂和主轴设计时要考虑的问题,为风力发电机的设计提供依据.     

MW级风力发电机机舱底座静力学分析

机舱底座在风力发电机中是一个很重要的受力部件,利用ANASYS有限元分析软件对风力发电机机舱底座进行了静力分析,研究了风力发电机机舱底座在有限分析中的关键技术处理问题,即网格划分,外载荷处理,边界约束处理等问题同时根据应力云图和最大应力值提出了优化方案.     

风力发电机组轮毂有限元分析与优化

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的载荷计算,得到轮毂上的载荷,应用大型通用有限元分析软件MSC系列软件做设计分析平台,对某MW级大型风力发电机组轮毂进行静强度分析、疲劳强度分析,并采用NASTRAN提供的优化程序对轮毂壁厚进行优化设计,探索出了一套轮毂优化设计的方法,并得出一组在一定的工作环境下可以安全工作的轮毂壁厚分布,大大减轻了轮毂重量,降低了加工成本.     

直驱永磁风力发电机定子主轴强度分析及优化

定子主轴是直驱永磁风力发电机的重要承载部件,其设计可靠性直接影响到直驱永磁风力发电机组运行的安全性和可靠性。在实体单元力学理论的基础上,利用有限元分析软件,对某型号直驱永磁风力发电机定子主轴进行静强度计算,根据GL2010风力发电机组认证指南对风力发电机进行疲劳计算,并根据计算结果提出设计的关键部位及优化方向。     

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

运用最小二乘支持向量机(Sparse least squares support vector machines,SLS-SVM)机器学习方法建立风场随机风速模型,根据随机风速模型和空气动力学理论得到随机风引起的系统外部载荷激励,建立考虑齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度的风力发电机行星齿轮传动系统齿轮—轴承耦合动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,分别得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。以此为基础,将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数。根据应力—强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统各齿轮和轴承的动态可靠性模型,利用二阶矩和摄动方法求出各齿轮、轴承的动态可靠性指标,并计算出动态可靠度,研究各齿轮、轴承和传动系统的动态可靠度随时间的变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性设计奠定了基础。     

风力发电机组的轮毂强度与疲劳寿命分析

根据风力发电机组规范,应用ANSYS有限元分析软件,对3.0 MW级风力发电机组轮毂的极限强度和疲劳寿命进行了分析,得到了轮毂极限载荷下的Von Mises应力云图和疲劳寿命云图,验证了该轮毂满足强度和疲劳的设计要求。     

1.5MW风力发电机轮毂优化计算

轮毂在风力发电机中承受复杂的交变载荷,承担着传递转矩,抵抗风载的作用,因此轮毂设计尤为重要。目前,国内许多兆瓦级轮毂设计得偏重,增加制造成本的同时,由于转动惯量过大,也增加了系统控制的难度。本文通过对轮毂腹板布置方式的优化,重量减轻了12.6%,并采用有限元分析软件,按照德国劳埃德(GL)规范,对优化后的轮毂的极限强度进行有限元计算。通过计算掌握了风力发电机组轮毂的强度分布和厚度分布规律。文中模拟轴承压力角45°的方法,通过了国外认证机构的认可,为进一步开展新型机组轮毂的设计提供了理论支持。     

暴风雪下塔设备可靠性分析

利用数理统计方法,分析某地区的月平均风速极大值样本,得到其分布参数,进而确定基本风压的分布参数。根据塔设备实际载荷情况,修正了暴风雪情况下工作载荷的力学模型。在塔设备可靠性分析过程的风力计算中引入动态特性系数,更合理地考虑了暴风雪情况下风、雪载荷的不确定性。得到的应力结果符合极值分布,同时也体现了塔设备在暴风雪下风载荷产生的应力的随机性。综合分析风载荷、地震载荷和偏心载荷所产生轴向应力后,建立了可靠性分析的计算方法并进行了实例分析,其结果可为制订塔设备可靠性设计标准作为参考。     

MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度分析

针对MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度设计问题,运用有限元软件ANSYS建立轮毂与主轴连接螺栓仿真模型;通过对轮毂与主轴连接螺栓的受力分析、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范,分别利用有限元方法和工程计算,对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓强度和滑移面剪切力满足设计要求。该研究为风机轮毂与主轴连接螺栓强度校核提供了参考。     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

风力发电机前底架极限与疲劳强度分析与研究

针对风力发电机前底架复杂的几何外形、载荷与边界条件,利用有限元分析软件ABAQUS并结合疲劳分析软件ANSYS Ncode Designlife,分析极限强度与疲劳寿命的数值方法,研究前底架多轴疲劳特性与疲劳寿命分析,研究底架材料的S-N曲线定义和各工况随机载荷谱的分析处理方法,为风力发电机的前底架极限强度和寿命分析提供了有效的分析方法。     

风机不同叶根顺序对轮毂强度计算的影响分析

以风力发电机的叶根顺序对轮毂静强度与疲劳强度的影响为研究内容,采用有限元方法,基于ANSYS软件分析不同叶根顺序对轮毂强度的影响程度,说明仿真前定义有效的叶根顺序的必要性.通过仿真计算模型分析6种不同叶根顺序下轮毂的受力情况.结果表明:轮毂的最大应力和热点损伤的差值最大比例分别为0.039和0.523,即不同叶根顺序对轮毂静强度影响不大,但对疲劳强度的影响偏大;结合载荷计算过程分析,叶根顺序应为顺时针,同时为保证轮毂计算效率与安全性,叶根顺序应为cab.