应用有限元分析系统计算风力机塔架结构的动态特性

本文讨论了空间系杆钢结构风力机塔架的动态特性、建模和有限单元类型的选取及计算方法。介绍了我们在ＡＤＩＮＡ系统基础上所开发的风力机塔架结构特性分析软件。通过一个实例，计算并给出了它的动态特性，并与实测结果进行了比较和讨论。     

基于有限元模拟的风力机塔架优化

塔架是风力发电机的重要受力部件.首先利用Patran/Nastran对塔架进行静力、模态、稳定性有限元分析,然后将有限元模拟结果与优化软件iSIGHT相结合,利用遗传算法对塔架各节壁厚做优化设计,比较不同约束条件得到的优化结果.通过优化分析可以达到在满足结构性能要求的条件下减轻塔架重量、降低成本的目的.     

基于有限元法的风力机塔架结构动态分析

将有限元技术与模态分析理论相结合,在有限元软件的基础上研制了一套用于风力机塔架结构的动态分析程序系统。讨论了模型建立、载荷施加、边界条件和模态参数的计算,并给出了应用实例及结果分析。     

基于改进的粒子群算法的风力机叶片优化设计

基于有限叶片变环量气动计算模型,加入攻角随风速的变化处理,根据风电场中来流速度的概率分布,并以风力机最大年发电量为目标,建立优化模型,使用改进的粒子群算法进行搜索,寻找全局最优解.采用改进的粒子群算法设计的优化程序,设计了1.3 MW定桨失速型风力机叶片,并与现有的风力机叶片作比较.优化后,风力机叶片的弦长明显减小,达到额定风速后的功率输出情况,也满足了定桨失速型风力机的功率控制要求,说明本文所述的优化设计方法的有效性和实用性.     

基于混合仿生设计的风力机塔架

本文为风力机塔架的混合仿生设计提供了一种方法。为提高风力机机组整体安全性,基于混合仿生设计方法,提取竹子竹节和问荆草茎截面特征,构造了由外塔筒、内塔筒、法兰盘（加强节）和加强肋板组成的两种仿生塔架（FS1和FS2）。运用ANSYS Workbench软件对比研究原型塔架和两种仿生塔架的静动态性能和屈曲稳定性。结果表明：内塔筒为圆形的FS1塔架力学性能更好。与原型塔架相比,FS1塔顶最大位移和门洞附近的最大等效应力分别降低了17.6%和23.83%,1阶固有频率和1阶临界屈曲载荷分别提高了5.2%和23.12%,充分证明仿生塔架FS1具有更好的抗弯性能和稳定性。     

大型风力机塔架结构优化设计

塔架作为风力发电机组的主要承载部件,其性能直接影响风力机的使用寿命与安全,因此对塔架结构进行优化设计尤为重要.以2 MW风力发电机组塔架为研究对象,以塔架质量为优化目标,固频、应力、高度等为约束条件,直径、壁厚和节长为控制变量,通过仿真对塔架进行结构优化,并通过解析求解对仿真进行校核.结果表明,优化设计的塔架不仅减轻了...     

风力机概念设计阶段塔架结构的可靠性设计

为解决风力机设计过程中研发周期长、潜在隐患多、风险大、成本高等问题,将概念设计可靠性设计方法运用到风力机塔架设计中。在概念设计阶段,通过概算的方法建立了塔架的可靠性数学模型,对其进行了受力分析、失效模式分析,并进行了参数化优化;以风力机塔架总体积以及塔架装机成本最小化为设计目标,在风力机塔架可靠性优化设计模型上对某型号1.5 MW风力机塔架进行了评价。研究结果表明,通过采用可靠性设计优化方法,一方面可以在保证塔架强度、刚度、稳定性基本不受影响的情况下,减小风力机塔架的壁厚,从而缩减塔架的总体积,在一定程度上减少塔架的成本;另一方面,塔架成本随着塔架下端外径的增加而降低。     

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%。      

基于粒子群优化决策树的齿轮箱故障诊断

针对现有支持向量机(support vector machines,简称SVM)在构造多类分类器的过程中存在计算费时、搜索率不高的问题,提出了一种新的SVM决策树设计算法.引入具有优良的全局搜索性能的粒子群算法,将其应用于优化决策树,构造出一种自适应性强、识别率高的多元分类器,实现SVM的有效多值分类.将其结果应用于齿轮箱故障诊断中,试验结果证明改进后的SVM构造方法的有效性和准确性.     

风力机塔架模态分析及应用

以某大型风力机塔架为例,对塔架进行了动力特性计算,利用ANSYS有限元软件完成建模和模态分析,分析中考虑了塔顶上方机舱总质量、塔底基础质量及塔架基础约束刚度的影响;计算结果表明塔架与叶轮不会发生共振,为塔架安全运营和进一步研究风力机塔架的结构动力学分析提供了依据.     

基于SolidWorks二次开发的风机塔架参数化设计

介绍了Solid Works参数化设计的方法及以VB为开发环境对风机塔架参数化设计进行二次开发的流程,通过调用API函数进行设计表格操作、零件建模、组件装配,最终实现风机塔架参数化设计自动建模,提高了风机塔架设计效率。     

基于粒子群优化SVM的刀具磨损量预测

针对SVM预测刀具磨损量存在的参数不易确定的问题,提出了新的基于粒子群优化SVM的智能预测方法。在介绍粒子群算法和SVM回归模型基本理论的基础上,提出用自适应粒子群优化算法优化SVM参数的策略,采用小波包方法对切削声信号进行分解处理,建立了基于粒子群优化SVM的刀具磨损量预测模型。试验分析的仿真结果表明,所建立的刀具磨损量智能预测模型具有较强的推广能力和较高的预测精度。     

改进粒子群优化的LSSVM结构损伤评定

为改善结构动力损伤的识别效果,提出了刚度变化指标构架下改进粒子群算法优化的最小二乘支持向量机的结构损伤评估方法。首先,通过由试验技术修正的有限元模型来计算刚度变化指标(stiffness variation index,简称SVI),并进行损伤定位;然后,在SVI基础上,利用改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的超参数,建立结构损伤评估优化模型,计算损伤大小。将该方法用于起重机主梁的损伤评定,研究结果表明,该方法具有较高的精度和效率,能准确地判断结构的实际性态,是一种有效的评估手段。     

兆瓦级风力发电机组塔架强度分析

塔架的强度分析包括极限强度分析和疲劳强度分析.极限强度分析是指塔架在极限载荷作用下,得出各截面的Von Misses应力,再与材料的许用应力比较判断.对作用在塔架上的疲劳载荷谱,通过通道合并和雨流统计得到各焊址处的等效疲劳载荷,并结合S-N曲线进行疲劳损伤判断.     

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。     

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。     

基于有限元理论的某750kW塔筒-基础动力特性分析

建立750kW风力机组塔筒-基础的有限元模型,采用分块Lanczos法对模型的模态进行了分析,在得到了模型的固有频率和振型的基础上,对风轮旋转诱发塔筒的共振进行了分析。研究结果表明,风轮旋转不会引起塔筒与风轮共振。