風力機塔架的有限元建模及靜動態(tài)特性分析.pdf

1、風能是目前最有開發(fā)利用前景的一種可再生能源。風能利用的主要方式之一是風力發(fā)電,然而風力發(fā)電機系統(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、陣風等會引起振動,從而導(dǎo)致風力發(fā)電機組的破壞。因此,對風力機塔架進行靜動態(tài)特性分析有著重要的意義。
　　 本文結(jié)合某定型風力發(fā)電機組塔架的結(jié)構(gòu)特點及受力特征,建立了變截面筒型塔架的力學模型。基于結(jié)構(gòu)動力學原理,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速下變槳角引起塔架上方各部件重心的變化對塔架靜強度有一定的影響。因此,在對風力機塔架進行力學分析和設(shè)計計算時應(yīng)按實際情況考慮。
　　 2.對塔架進行振動特性和響

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,從而為對風力機優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.對塔架進行屈曲分析,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)果有較高的準確性,能夠達到一般工程的應(yīng)用,且比目前工程