格構(gòu)式鋼管混凝土風(fēng)電塔架的載荷計(jì)算與疲勞性能分析.pdf

1、塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要支撐裝置。在現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外風(fēng)電市場(chǎng)上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架大都采用錐筒式鋼塔架，但這種結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用于單機(jī)大容量風(fēng)電機(jī)組時(shí)，存在變形大、制造運(yùn)輸成本大、材料的強(qiáng)度利用率低等缺點(diǎn)。課題組提出一種新型格構(gòu)式鋼管混凝土風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架，該種塔架的出現(xiàn)拓展了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，豐富了風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的結(jié)構(gòu)形式，突破了運(yùn)輸條件對(duì)塔架高度的限制。到目前為止，該種塔架的設(shè)計(jì)方法、靜力、動(dòng)力性能、塔架節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能等都有較為深入的研究，

2、但對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架而言，因其所受載荷的時(shí)變性，容易發(fā)生疲勞破壞。因此，對(duì)該種塔架進(jìn)行疲勞性能分析具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文以某風(fēng)場(chǎng)2MW風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，采用國(guó)際風(fēng)電軟件GH Bladed計(jì)算了作用于塔架的極限載荷和疲勞載荷并設(shè)計(jì)了格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架。應(yīng)用ANSYS Workbench有限元軟件，對(duì)該塔架進(jìn)行了極限載荷和疲勞載荷下的力學(xué)性能研究，驗(yàn)證了格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架作為風(fēng)電塔架的可行性，并得到了該

3、種塔架的疲勞壽命。
　　研究結(jié)構(gòu)表明，該格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架的固有頻率大于風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)頻率和穿越頻率，為剛性塔架，可以有效地避免風(fēng)輪和塔架發(fā)生共振。在極限載荷作用下應(yīng)力較大的部位主要集中在柱肢與腹桿的節(jié)點(diǎn)處。通過(guò)對(duì)該種塔架進(jìn)行疲勞性能分析，發(fā)現(xiàn)疲勞載荷Fx、My、Mz作用下，平均應(yīng)力變化范圍和應(yīng)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(yīng)力和低應(yīng)力幅范圍內(nèi)，風(fēng)電塔架的疲勞屬于低應(yīng)力高周疲勞。找到了該塔架柱肢與