基于有限元法的索塔式風機塔架結構優(yōu)化設計與分析.pdf

1、塔架作為風力發(fā)電機的主要支撐結構，將風輪抬升到工作高度獲得驅動發(fā)電機的能量。塔架重達百余噸，隨著風力發(fā)電機功率的不斷提高，塔架的重量也在隨之增加。有關資料顯示，風力發(fā)電機塔架的制造成本至少占總成本的18％。近年來，我國加大了風力發(fā)電的投入，年裝機容量不斷提高，風力發(fā)電技術尤其是海上風電技術得到發(fā)展，作為風力發(fā)電大國，在保證塔架安全性能的前提下，研究新型塔架，優(yōu)化塔架結構，降低塔架制造成本，對降低風力發(fā)電成本具有重要意義。
　　本文

2、以某實際項目在國內主流1.5MW水平軸風力發(fā)電機傳統(tǒng)圓錐式塔架的基礎上設置預應力拉索的索塔式塔架為研究對象，采用大型有限元分析軟件ANSYS對索塔式塔架在五種工況下進行進行了靜強度分析；對塔架在三種工況下進行了穩(wěn)定性分析以及動力特性分析，得到索塔式塔架結構在各工況下的力學性能指標都符合相關規(guī)范的要求。
　　利用ANSYS的優(yōu)化模塊對塔架結構的塔架壁厚進行優(yōu)化了設計，得到優(yōu)化后的塔架結構模型，在質量較小的同時，塔架的應力分布更趨于均

3、勻，塔架的各項指標相應都符合設計要求，同時，塔架的一階頻率減小，塔架的剛度減小，穩(wěn)定性得到增強。
　　將不同批次的拉索預張力塔架模型的相關指標進行對比，得到拉索預張力與塔架頂端最大位移值的線性關系和拉索預張力與塔架上下部最大應力值的線性關系，說明本文中研究的索塔式風機塔架結構剛度較大。
　　對索塔式塔架拉索的布置進行了優(yōu)化分析，得到索塔式風機塔架拉索在相同高度下一層布置時受力性能更優(yōu)塔架結構；索塔式風機塔架拉索在相同根數(shù)一層