基于随机有限元法分析塔机动载荷下的疲劳可靠性

为了计算塔机在随机动载荷作用下的疲劳可靠度,考虑影响塔机可靠度的各输入参数的分布,如塔机动载荷参数的分布,采用随机有限元法得到各疲劳校核点的应力-时间历程,经雨流计数得到应力谱,基于Miner线性疲劳累积损伤理论计算其剩余强度;考虑到塔机结构的复杂性,无法得到其结构可靠性功能函数的显式表达,基于应力-强度干涉理论,采用随机有限元法对塔机的疲劳可靠度进行计算,得到了塔机各年份的可靠度,并对超载对可靠度的影响进行了定量分析,结果表明可靠度随使用年份增加逐渐下降,由于累积疲劳损伤,到一定年份急剧下降;超载对塔机的可靠度影响很大。由于考虑了影响塔机可靠度的各个输入参数的分布,并模拟了塔机工作中的所有可能工作情况,因此结果比现有方法更与实际相符,可以为塔机的疲劳可靠性评估提供参考。     

塔设备在内部流动载荷作用下的振动分析

塔设备的固有频率和相应振型由塔结构、材料特性、流动载荷以及约束等条件共同决定。当塔的振动频率与固有频率相同时将诱发共振,危害塔的正常工作。选取某石化企业的板式塔作为研究对象,在设计工况下分别采用传统理论的折算质量法与Workbench多物理场求解平台提供的流固耦合计算方法,对塔设备进行结构计算、模态分析和谐响应分析。其中流固耦合算法先对内部流场进行气液两相流稳态计算,然后对塔体进行静力结构计算,载荷条件有重力以及通过流固耦合界面施加到塔体的流动压力,计算得到了不同塔板数的塔结构位移、应力、固有频率及其振型等结果和规律。采用模态叠加法对板式塔进行了谐响应分析,得到了内部流动载荷对塔设备动响应的影响规律,为设备的安全运行提供技术支持。     

滚轮轴承最大允许动载荷的计算

以NUTR类滚轮轴承为例,介绍了其主参数及外圈截面参数,分析了外圈的受力情况,得到外圈最大边缘应力所在位置及其计算方法,并通过实例分析得到:最大允许动载荷是根据最大允许边缘应力计算,且推导出滚轮轴承最大允许动载荷的计算方法。     

依靠塔筒承压实现海上风机整体安装的结构稳定性研究

依靠塔筒承压来整体安装风机,塔筒受力后的稳定性与结构强度成为关键性问题。应用有限元软件ANSYS研究了风机塔筒受局部轴对称横压载荷、刚性约束下的非轴对称横压载荷作用下的结构稳定问题,分析了刚性约束和横压载荷的圆周分布对风机塔筒的极限屈曲承载能力的影响规律。风机塔筒受力时不能出现塑性变形,进而对风机塔筒在刚性约束下的应力进行分析。ANSYS计算与实验结果均得到大径厚比圆柱壳屈曲时已进入塑性变形,即其强度成为限制其受横压载荷的主要因素。合理分配约束与载荷,为采用刚性抱箍在塔筒上产生承载的摩擦力,进而为实现风机整体安装奠定了基础。     

随机载荷下截割部输出轴可靠性分析

以"MG2×100/455-BWD"新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,深入分析输出轴的载荷情况,以应力—强度分布的可靠性干涉理论为基础,考虑载荷作用次数,建立各关键零件故障模式下的动态可靠性模型,计算其可靠度并进行分析。以Matlab编译采煤机载荷样本、Pro/E实体建模、Ansys生成关键零件柔性体,通过专用接口Mechanism/Pro导入Adams建立采煤机截割部的刚柔耦合模型并对其进行动力学仿真,得到不同工况下关键零件的应力信息,以工况参数为神经网络训练样本,将神经网络和虚拟样机技术结合对其他工况下的应力进行预测,减少了虚拟样机的仿真时间和工作量,提高了其动态可靠性,同时为采煤机输出轴设计提供可靠的参数依据。     

基于ANSYS的塔设备地震与风载分析

阐述了地震和风载荷在塔式容器分析设计中的处理方法。以吸附塔为例利用ANSYS软件对其三维有限元模型在地震和风载荷作用下的应力及变形进行分析,并对分析过程进行了参数化处理,为塔设备的分析设计提供了一种便利的有限元分析方法。     

基于nCode Design-Life传动轴可靠性分析

根据链传动提升系统的结构,计算了提升传动轴的受力。基于ANSYS Workbench对其做静态分析得到其应力分布云图,将有限元分析结果导入至疲劳分析软件nCode Design-Life中,对传动轴进行疲劳可靠性分析,得到传动轴在循环载荷作用下的疲劳结果云图以及各节点的疲劳寿命图,验证了传动轴的可靠性。     

风机塔筒焊缝的疲劳应力计算方法对比研究

塔筒是风力发电机组的主要承重部分,在机组自重等多种载荷共同作用下,塔筒焊缝处会产生较大应力集中,易引起疲劳破坏。通过工程计算方法、有限元实体单元和壳单元模型对塔筒焊缝进行疲劳应力分析;然后根据计算结果,对塔筒焊缝处疲劳应力计算方法进行对比研究。     

风电装备传动系统及零部件疲劳可靠性评估方法

载荷是导致失效直接原因,是影响产品可靠性的重要因素,风电装备在服役过程中经历的载荷-时间历程及其不确定性有明显的特点。由于服役方式的特殊性,一个风力发电厂中安装在不同位置的发电装备的服役载荷历程会有明显的差别。从风力发电机服役地域位置和时间两个方面描述风力发电机载荷历程的概率特性,并以此为基础,基于全概率计算原理研究风力发电机传动系统及其零部件疲劳可靠性分析与建模方法。内容包括复杂载荷历程不确定性表征方法、随机变幅载荷历程下疲劳累积损伤与等效循环应力计算方法、根据应力分布和条件寿命分布计算疲劳可靠度的方法,以及根据多级小样本疲劳寿命试验确定不同循环应力水平下疲劳寿命分布参数的方法。     

大型振动机械的可靠性研究

从大型振动磨机的动载荷测定与分析入手 ,对其易损关键部件进行了可靠性分析计算 ,进而对整机系统可靠性进行了分析计算 ,研究结果对评价和改善设备的结构及性能提供了参考。同时也指出 ,要使可靠性分析结果与实际情况尽可能一致 ,需要科学确定可靠性设计中的各项参数 ,并加强对设备的科学管理。     

内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究

现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及风振系数,以国内某在建超规范限值高210m间接空冷塔为研究对象,首先,进行刚体同步测压风洞试验获取内、外表面平均和脉动风荷载;其次,建立塔筒-支柱-环基一体化有限元模型,采用完全瞬态法对超大型冷却塔在内、外压分别作用下的塔筒风振响应和风振系数进行了精细化计算分析,探讨了以塔筒径向位移、子午向轴力、Von Mises应力和环向弯矩4种典型目标响应下的风振系数取值标准,提炼出超大型冷却塔内、外压作用下的一维、二维和三维风振系数分布规律;最后,分别给出了此类超大型冷却塔内、外压作用下风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要结论可为此类超大型冷却塔风振系数的精细化取值提供科学依据。     

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%。      

风诱导共振作用下高耸空塔局部结构的疲劳计算

高耸塔器结构柔性较大,对风载荷较为敏感,在空塔状态下,风诱导共振对塔器局部结构的影响尤为严重,须引起足够的重视。针对某石化企业高耸空塔在风诱导共振作用下发生局部开裂的情况,结合SW6的常规计算结果,利用有限元软件ANSYS建立了塔器的三维有限元模型,对空塔结构的受力情况进行了计算。结果显示,在一阶共振条件下塔器的裙座与下封头相接处的应力水平最为苛刻。并针对该应力条件,参照JB4732-95对该部位进行了疲劳计算。     

50米升降塔的静力分析

简单介绍了车载的可升降50米天线塔架.运用拟静力法计算该塔架的风荷载,利用ANSYS工程软件建立了该塔架的三维空间有限元模型,分析了静力风荷载作用下结构的位移和部分构件的应力.分析结果为该塔架的结构设计提供参考依据,并对该种结构提出了改进意见.     

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MW级风力发电机塔架的有限元分析

讨论了MW级风力机塔架的有限元静力及稳定性建模分析和有限单元类型的选取及计算方法,并以1.5MW某风力发电机塔架为例,对风力发电机塔架结构进行了静力分析和稳定性分析.得出塔的截面按照变截面来进行设计是合理的,分段式塔架是一种合理的结构,各段塔架所受应力不等;塔架稳定性取决于其一阶屈曲临界载荷,荷载作用下塔架的应力最大处并不一定就是其屈曲薄弱点,而应力较大且挠度较大的薄壁部位,是发生屈曲失稳的危险点.     

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。     

多载荷工况下塔式起重机的强度、刚度和安全裕度

基于有限元参数化建模技术,运用Ansys中的APDL程序语言编写了塔式起重机整机金属结构命令流,在自重、起升载荷、风载荷等共同作用下选择3种危险工况,进行结构强度、刚度有限元分析,得到塔式起重机结构最大应力发生的位置和变形最大出现的位置。对整机结构稳定性进行了研究,得到不同工况下的临界极限载荷,来确定塔式起重机不同工况下的安全裕度。     

海上风力机塔架在风波联合作用下的动力响应数值分析

分析海上风力机塔架复杂的外界载荷工况,研究海上风力机圆筒形塔架在随机风载荷和波浪载荷作用下的动力响应数值分析方法。研究作用在圆筒形塔架上的气动力特别是非定常气动力与雷诺数的关系;应用线性波理论来仿真非规则的海浪,分析作用在圆筒形塔架上的波浪载荷,通过坐标变换,将二维线性波理论扩展为三维线性波理论,相应地,将平面的莫里森(MORISON)波浪力系发展成空间力系,建立波浪力的分析计算模型,以适应三维空间的分析和计算;编制非规则线性波浪力分析程序。用有限元数值分析方法,将圆筒形塔架用空间梁单元建模,求解塔架在风波联合作用下的位移、速度、加速度以及应力响应等。针对一台1.5 MW海上风力机塔架动力响应分析的算例表明：为整个海上风力机系统气动弹性分析、风力机塔架振动分析和疲劳寿命分析等提供实用的分析方法。     

风雨共同作用超大型冷却塔气动力和受力性能

为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后添加离散相模型(discrete phase model,简称DPM)进行雨强为50mm/h的暴雨模拟,系统分析了风雨共同作用下冷却塔表面流体绕流特性、风雨荷载特征值及平均压力系数的变化。在此基础上,采用有限元方法分析了风荷载和风雨荷载共同作用下超大型冷却塔风致稳定性和受力性能。研究表明:冷却塔表面所受总雨荷载占总风荷载的6.71%,部分区域内雨压系数可达0.07以上,与风压系数的比值最高可以达到26.98%;相比于风荷载,风雨荷载共同作用降低了冷却塔整体屈曲稳定和局部稳定性能,增大了塔筒、支柱和环基结构内力响应,屈曲位移最大增量达10%,0°子午向轴力最大增量达17.4%。该结论可为此类大型冷却塔结构抗风/雨荷载设计提供参考依据。