大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂的強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、輪轂是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中連接葉片與主軸的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，同時(shí)承受著異常復(fù)雜的交變載荷條件，因此風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中對(duì)輪轂的強(qiáng)度及壽命要求極為嚴(yán)格。
　　在遼寧省科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)項(xiàng)目“5MW及以上大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套軸承”(NO.201303006)的支持下，對(duì)某公司2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析校核和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。借助有限元分析方法完成輪轂原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析及校核;利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對(duì)輪轂結(jié)構(gòu)的概念模型進(jìn)行設(shè)計(jì);基于響應(yīng)曲面法對(duì)

2、輪轂概念模型進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到輪轂壁厚最優(yōu)的新結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)輪轂新結(jié)構(gòu)方案和原結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行性能分析與對(duì)比。主要工作和研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)應(yīng)用有限元法，對(duì)輪轂原結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度及疲勞壽命進(jìn)行分析與校核。建立了整體結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，并建立邊界條件的等效模型;最后完成強(qiáng)度分析、校核工作，結(jié)果表明輪轂結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)其結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)化空間，可對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(2)采用拓?fù)鋬?yōu)化方法，針對(duì)兩種不同的拓?fù)鋬?yōu)化目

3、標(biāo)，得到輪轂結(jié)構(gòu)的概念模型設(shè)計(jì)方案。構(gòu)建輪轂拓?fù)鋬?yōu)化模型，并建立邊界條件的等效模型;針對(duì)不同優(yōu)化目標(biāo)下的設(shè)計(jì)方案，基于拓?fù)浣Y(jié)果密度云圖，完成輪轂結(jié)構(gòu)的概念模型設(shè)計(jì)。
　　(3)基于響應(yīng)曲面法，對(duì)輪轂概念模型作尺度優(yōu)化設(shè)計(jì)以及性能分析。建立輪轂結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方案，優(yōu)化得到輪轂的新結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)新結(jié)構(gòu)方案作性能分析，且與輪轂原結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能對(duì)比。
　　結(jié)果表明，輪轂新結(jié)構(gòu)滿足極限強(qiáng)度要求及疲勞壽命要求，疲勞壽命為29年，同時(shí)質(zhì)