風(fēng)力機(jī)塔架的有限元建模及靜動態(tài)特性分析.pdf

1、風(fēng)能是目前最有開發(fā)利用前景的一種可再生能源。風(fēng)能利用的主要方式之一是風(fēng)力發(fā)電,然而風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境很復(fù)雜,其塔架承受多種載荷,同時剪切風(fēng)、陣風(fēng)等會引起振動,從而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。因此,對風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)行靜動態(tài)特性分析有著重要的意義。
　　 本文結(jié)合某定型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的結(jié)構(gòu)特點及受力特征,建立了變截面筒型塔架的力學(xué)模型?；诮Y(jié)構(gòu)動力學(xué)原理,推導(dǎo)了塔架頂端水平位移、基頻的計算公式以及考慮葉輪、機(jī)艙及塔架自重共同作用下

2、的臨界力計算公式;研究了塔架的特定參數(shù)及載荷對整機(jī)的穩(wěn)定性和疲勞特性的影響。并用有限元法及ANSYS軟件對塔架進(jìn)行了靜動態(tài)特性的數(shù)值模擬。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.有限元數(shù)值模擬與理論計算得到的結(jié)果比較接近,驗證了有限元模型的正確性。塔架底部開門洞和在不同風(fēng)速下變槳角引起塔架上方各部件重心的變化對塔架靜強(qiáng)度有一定的影響。因此,在對風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)行力學(xué)分析和設(shè)計計算時應(yīng)按實際情況考慮。
　　 2.對塔架進(jìn)行振動特性和響

3、應(yīng)分析,通過對幾種不同模型的數(shù)值模擬,得到塔架底端機(jī)頭的質(zhì)量和底部基礎(chǔ)的剛度對塔架的固有頻率有較大的影響。通過動態(tài)響應(yīng)分析,可以得到塔架在不同頻率下的響應(yīng),以及峰值頻率所對應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力;同時計算得到塔架在各時刻的位移、速度和加速度,從而為對風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.對塔架進(jìn)行屈曲分析,利用ANSYS數(shù)值模擬,同時在塔筒連接處,采用實體單元對法蘭盤模擬,計算結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性,能夠達(dá)到一般工程的應(yīng)用,且比目前工程