格構式鋼管混凝土風電塔架的載荷計算與疲勞性能分析.pdf

1、塔架是風力發(fā)電機組的重要支撐裝置。在現(xiàn)階段國內外風電市場上，風力發(fā)電機塔架大都采用錐筒式鋼塔架，但這種結構形式應用于單機大容量風電機組時，存在變形大、制造運輸成本大、材料的強度利用率低等缺點。課題組提出一種新型格構式鋼管混凝土風力發(fā)電機塔架，該種塔架的出現(xiàn)拓展了鋼管混凝土結構的應用范圍，豐富了風力發(fā)電機塔架的結構形式，突破了運輸條件對塔架高度的限制。到目前為止，該種塔架的設計方法、靜力、動力性能、塔架節(jié)點的力學性能等都有較為深入的研究，

2、但對于風力發(fā)電機塔架而言，因其所受載荷的時變性，容易發(fā)生疲勞破壞。因此，對該種塔架進行疲勞性能分析具有重要的意義和實用價值。
　　本文以某風場2MW風電機組為研究對象，采用國際風電軟件GH Bladed計算了作用于塔架的極限載荷和疲勞載荷并設計了格構式鋼管混凝土三肢柱塔架。應用ANSYS Workbench有限元軟件，對該塔架進行了極限載荷和疲勞載荷下的力學性能研究，驗證了格構式鋼管混凝土三肢柱塔架作為風電塔架的可行性，并得到了該

3、種塔架的疲勞壽命。
　　研究結構表明，該格構式鋼管混凝土三肢柱塔架的固有頻率大于風輪的旋轉頻率和穿越頻率，為剛性塔架，可以有效地避免風輪和塔架發(fā)生共振。在極限載荷作用下應力較大的部位主要集中在柱肢與腹桿的節(jié)點處。通過對該種塔架進行疲勞性能分析，發(fā)現(xiàn)疲勞載荷Fx、My、Mz作用下，平均應力變化范圍和應力幅變化幅度較大；除了Mz之外，造成塔架損傷主要發(fā)生在低平均應力和低應力幅范圍內，風電塔架的疲勞屬于低應力高周疲勞。找到了該塔架柱肢與