基于ansys的風(fēng)力發(fā)電機螺栓強度分析

1、基于ANSYS的大型風(fēng)力發(fā)電機組高強度螺栓強度分析摘要：目前在風(fēng)力發(fā)電機組的機械零部件開發(fā)過程中，除了輪轂、主軸、軸承座、機艙及塔架等大部件需要做完整的強度分析，他們之間的高強度螺栓設(shè)計也是其中十分重要的組成部分，其設(shè)計的是否合理將直接影響整個風(fēng)力發(fā)電機組能否正常運行。這些螺栓不僅要承受彎矩，還要承受扭矩，受力情況十分復(fù)雜。采用一般材料力學(xué)的方法，無法進(jìn)行較為精確的計算。本文將結(jié)合ANSYS有限元分析軟件和目前整個風(fēng)電行業(yè)中通行的螺栓強

2、度計算標(biāo)準(zhǔn)——VDI223中的計算方法來分析風(fēng)力發(fā)電機組中高強度螺栓在極限工況下的強度和各疲勞工況下的疲勞壽命。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機組高強度螺栓有限元，VDI2230極限強度疲勞壽命當(dāng)前我國電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速，發(fā)展形勢也十分良好，但由于很多企業(yè)基本都是通過引進(jìn)國外技術(shù)來制造風(fēng)力發(fā)電機組，并沒有完全掌握開發(fā)風(fēng)機發(fā)電機組的核心技術(shù)，這就給我國風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展埋了很多隱患。因此十分有必要消化吸收設(shè)計技術(shù)，為自主研發(fā)這一分析方法除了在螺栓設(shè)計及優(yōu)

3、化時使用，由于其符合德國勞埃德（GL）認(rèn)證規(guī)范，故可以普遍滿足國內(nèi)外各認(rèn)證機構(gòu)認(rèn)證之需要。ANSYS作為一種強大的有限元分析軟件，已廣泛應(yīng)用于機械、電子、航空航天、汽車、船舶等各大領(lǐng)域，是現(xiàn)代設(shè)計中必不可少的分析工具。本文將以1.5MW機組中主軸與輪轂之間的連接螺栓為例，比較系統(tǒng)的來闡述螺栓極限強度分析和疲勞強度。目的是使通過這樣一種方法的運用，可以運用到風(fēng)力發(fā)電機組的任何部位的連接螺栓強度分析，使之滿足設(shè)計要求，螺栓的設(shè)計是否合理，同

4、樣也關(guān)系到相關(guān)零部件的設(shè)計成本，因此設(shè)計合理的螺栓數(shù)量，不僅關(guān)系到螺栓本身，也涉及到相關(guān)零部件的成本。一、主軸與輪轂連接螺栓結(jié)構(gòu)圖一是運達(dá)1.5MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該模型三維實體在Solidwks中建模，導(dǎo)入ANSYS經(jīng)典界面后進(jìn)行網(wǎng)格劃分。螺栓采用BEAM188兩單元建模（實體建模在關(guān)健螺紋部位應(yīng)力讀取上存在失真現(xiàn)象），其余實體均采用SOLID95單元。在該有限元模型中，BEAM188梁單元的頭尾兩部分均通過載荷

5、傘的分別進(jìn)行固定。材料特性序號名稱材料彈性模量E[Nm2]泊松比v1主機架鋼2E110.32齒箱支撐座鑄鐵1.7E110.33齒箱彈性支撐橡膠鋼板1.0e110.3有限元模型中的特性參數(shù)螺紋規(guī)格M36－強度等級－10.9－極限強度Ru1000[Mpa]屈服強度Re[2]940[Mpa]彈性模量E210000[Nm2]建模螺栓直徑D36[mm]螺栓特性參數(shù)2.2有限元結(jié)果主軸與輪轂連接螺栓有限元模型及有限元結(jié)果見附件[1].載荷分量Fx、