MW级风电机组轮毂与变桨挡块强度分析

针对MW级风力发电机组轮毂强度安全问题,使用有限元分析软件ANSYS和疲劳分析软件FE-safe,在考虑变桨轴承非线性影响情况下,采用风轮总体模型与轮毂子模型相结合以及临界平面法与最大主应力算法相结合的计算方法,对某大型风力发电机组轮毂的极限强度与疲劳强度进行了评估;为使叶片变桨时准确停留在顺桨位置,在轮毂装配系统中设计了变桨缓冲装置,并对装置组成件变桨挡块和挡块凸台在顺桨工况下的极限强度进行了分析。研究结果表明:轮毂的极限和疲劳强度以及变桨挡块和挡块凸台的极限强度均能满足设计要求,为风电机组轮毂和变桨缓冲装置的设计提供了参考依据。     

风电机组主轴疲劳强度优化

利用有限元模型分析,并根据轮毂中心处的极限载荷和疲劳时序载荷计算2. 5 MW风力发电机组主轴静强度和疲劳损伤强度,结果显示主轴的疲劳强度需要提高,基于结构刚度协调性开展优化设计研究,在保证主轴满足强度要求的同时,实现了轻量化设计。     

基于叶根载荷的风力发电机组风剪切强度分析

风力发电机组的风剪切强度是引起风力发电机组疲劳失效的重要因素之一,以风力发电机组的叶片根部载荷为基础,建立了一种基于叶根载荷分析风力发电机组风剪切强度的分析理论,并根据实际叶根测试数据对理论模型进行分析与验证。研究结果表明:实测的载荷强度比值处于标准风剪切模型的载荷比值之上,位于极限风剪切模型的载荷比值之下;进而判断得出实际的风力发电机组风剪切强度位于标准风剪切强度之上,而位于极限风剪切强度之下,且最大的风剪切强度为标准风剪切强度的1.64倍,为极限风剪切强度的0.6倍,从而验证了理论模型进行风剪切强度分析的可行性及有效性。     

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。     

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。     

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。     

风电机组主轴承内圈结构形式对连接螺栓强度的影响分析

以某风力发电机组的轮毂与主轴承连接螺栓强度分析为研究对象,分别采用两瓣式和三瓣式的主轴承内圈结构形式,使用ANSYS软件对轮毂与主轴承连接螺栓进行有限元建模计算,分析其极限强度、疲劳强度及主轴承内圈接触面的开口和滑移情况.结果表明:采用两瓣式的主轴承内圈结构形式,其极限强度和疲劳强度较好,但主轴承内圈接触面的开口和滑移...     

永磁直驱风力发电机组主机架强度分析

运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、Eu-roCode3等风力发电机组规范为依据,利用非线性有限元分析软件MSC.MARC对主机架结构进行静强度、模态、以及疲劳寿命分析,并对结果进行校核评价。总结了运用MSC.MARC进行风力发电机组关键零部件设计与分析的方法,为风力发电机组零部件的自主设计和结构优化提供可靠的科学依据,具有理论意义和工程使用价值。     

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。     

基于Ansys/FE-SAFE的风力机主轴疲劳计算分析

对风力发电机组的疲劳载荷来源及疲劳计算方法进行分析。介绍Ansys/FE-SAFE软件的理论基础和分析过程。在对风力发电机组主轴的S—N曲线修正和疲劳计算所需考虑的载荷工况进行介绍的基础上,使用GH Bladed软件仿真计算得到的系列工况的载荷及Ansys/FE-SAFE软件的多轴随机疲劳计算功能,对某1.5 MW风力发电机组主轴疲劳寿命进行计算。计算结果表明,主轴疲劳寿命满足标准规范的要求,指出主轴易发生疲劳破坏的部位。为风力发电机组其他部件的疲劳计算提供一种可行的方法。     

兆瓦级风力发电机组主轴的强度分析

在风力发电机组运行过程中,主轴作为传动链系统重要的组成零部件之一,其设计合理与否直接关系到整机的可靠性。为了更合理模拟主轴的受力情况,使用GAP非线性接触单元模拟主轴承的传力方式,正确模拟主轴承的调心作用。通过建立主轴强度分析模型,使用有限元方法对主轴进行承受极限载荷时的静强度分析,之后结合载荷谱、S-N曲线及线性累积损伤理论对主轴进行疲劳寿命分析及优化。分析方法为风力发电机组主轴的设计及优化提供了一种可靠的依据。     

基于Ansys Workbench轮毂内部支架有限元分析

轮毂是风力发电机组的关键部件之一,也是受力情况最复杂的部件。采用Ansys Workbench软件对MW级风力发电机组轮毂内部的焊接支架过行强度分析,找到了支架的疲劳强度的薄弱处,并提出了采用螺栓连接结构替代焊接结构的解决方案。     

轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估

轮毂轴承的寿命和损伤是直接影响汽车寿命和安全性的重要因素之一.本文对第三代轮毂轴承的旋转弯曲疲劳寿命进行预测,首先应用ABAQUS进行动力学有限元仿真,其次用nCode寿命分析软件得出模型的寿命云图预其测疲劳寿命.然后用旋转弯曲疲劳试验机进行试验,分析试验数据,以此验证旋转弯曲疲劳寿命预测模型的可行性.最后,对试验结果进行可靠性分析,以可靠性函数图评估预测结果的可靠度.     

风力发电机组大型铸件多轴疲劳计算

针对受载复杂的风力发电机组大型铸件疲劳预测问题和多轴疲劳损伤理论及其计算方法进行分析和研究;分析了绝对值最大主应力法和临界平面法两种不同预测模型及损伤参量对多轴疲劳预测结果的差异性影响;采用这两种方法,结合有限元法、雨流计算和线性累积损伤准则,采用多应力比S-N曲线修正平均应力的方法对受载最复杂的轮毂疲劳寿命分别进行了计算,分析了这种方法差异性的存在。对风电机组大型铸件的多轴疲劳寿命预测具有重要参考意义。     

多设计载荷工况下风机整机动载荷特性分析

为研究风力发电机组在多种设计载荷工况下的动载荷特性,采用SIMPACK、TurbSim和AeroDyn软件协同仿真,以某5MW近海风力发电机组为例,在SIMPACK中建立其整机气-弹-控耦合仿真模型;根据IEC61400-1中规定的设计载荷工况,将风机叶片和塔架考虑为柔性体,使用PID变桨控制策略,模拟风机在正常湍流、极端湍流以及空载工况下风机运行情况,获得了风机轮毂处风速、叶片变桨角度及叶片载荷变化曲线;并对叶片根部载荷做频谱分析,发现叶根载荷频谱中轮毂转频对应频率处出现较大的峰值,是影响叶片疲劳寿命的主要因素。研究结果可为风力发电机组仿真及优化设计提供参考。     

基于ANSYS风力发电机组轴承座强度分析和疲劳寿命计算

轴承座作为风力发电机组中不可或缺的配件,由于长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用下,对于其动态性能和振动问题的分析也显得十分重要。利用传统解析法对问题进行求解,求解过程较为复杂,计算量大。论文借助于ANSYS软件强大的模态分析功能,基于有限元思想,对轴承座进行模态分析,主要校查轴承座的极限强度分析和疲劳寿命分析,查看极限工况下的主轴承座的强度是否满足设计要求,以此来指导结构的优化设计。     

基于ANSYS和VDI2230标准的永磁直驱风力发电机高强螺栓强度分析

当前,在设计风力发电机的机械零部件时,不仅仅是需要对轮毂、支架、机舱、动静轴等各种大部件展开完整的强度分析,同时还必须要设计出高强度的螺栓,可以说螺栓设计的合理性将会对整个风力发电机组的正常运行带来直接的影响。这些螺栓不仅仅是需要承受弯矩,同时还需要承受扭矩,受力的情况相当复杂。如果只是采用一般的材料力学来进行分析,那么是很难进行精确计算的。本文将结合ANSYS有限元分析软件和VDI2230标准分析风力发电机组中高强度螺栓在极限工况下的强度。     

大型风力发电机组铸件的多轴疲劳研究

服役中的大型风力发电机组铸件常出现多轴疲劳破坏,为了准确预估铸件疲劳寿命,先对多轴疲劳损伤理论及其实用评估方法进行研究和分析;其次研究多轴疲劳S-N曲线和E-N曲线理论;然后分析临界平面法和带符号的Von Mises等效准则法的疲劳计算方法和损伤参量;并根据结构特点分析大型风力发电机组中轴承座的受载形式;最后结合不同的疲劳计算方法以及疲劳损伤模型,分析基于修正的S-N曲线和E-N曲线计算的大型风力发电机组中轴承座损伤结果,并比较结果的差异;结论对其它结构的多轴疲劳寿命研究有重要的参考意义.     

MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析

针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件ANSYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法。计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核。     

兆瓦级风力发电机组用柔性联轴器的有限元及疲劳分析

为了提高风力发电机组的结构稳定性,基于风力载荷和风力发电机组要求的特性等因素选择膜片式联轴器作为设计模型.首先对简化后的联轴器模型作整体静力分析,分析结果表明结构合理且强度满足设计要求.其次对结构中变形较大的零部件——膜片和中间联接体作了模态分析,得到了中间联接体前6阶的模态振型,并通过疲劳寿命计算,证明联轴器的寿命满足设计要求.最后对联轴器的关键部件作静强度校核,并针对膜片结构承受载荷较大的情况,对膜片结构进行了调整——在膜片与螺栓联接孔处加设一个高强度耐磨衬套.