e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

风机塔筒焊缝的疲劳应力计算方法对比研究(一)

2017/12/4    来源:互联网    作者:陈宏健  孟春玲  邓达人  张刚      
关键字:塔筒  焊缝  疲劳应力  ANSYS  
本文基于大型有限元分析软件ANSYS,选择实体单元和壳单元对塔筒进行有限元模型的建立并分析计算焊缝处疲劳应力,通过疲劳计算结果对塔筒焊缝处的疲劳分析方法进行对比研究。

0 引言

    风力发电机塔架的主要功能是支撑顶部的风电系统,是风力发电机组的主要承重部件。塔架一般分为三类:拉索式塔架、桁架式塔架、锥筒式塔架。锥筒式塔架又可分为钢制塔架、钢混组合塔架和钢筒夹混塔架。本文所研究的塔筒就是锥筒式塔架中的钢制塔架,文中称为塔筒。塔筒共由上、中、下三段组成,每段之间以法兰、螺栓的连接形式相连,法兰和各段塔筒之间又以焊接的方式相连;每段塔筒分别由多个不同截面段组成,不同截面段间以焊接方式相连并保证塔筒外表面的平齐。

    风电机组运行在随机变化的自然环境中,受力情况非常复杂,主要载荷包括风载荷、机组自重以及由机组重心偏移引起的偏心弯矩等。在这些载荷的共同作用下,塔筒的焊缝连接处会出现较大的应力集中,从而最易引起疲劳破坏,影响塔筒的综合寿命。因此对塔筒进行疲劳载荷下的疲劳强度分析是必要的,这不仅为风电机组的疲劳分析和安全运行及进一步优化设计提供了理论依据,也为其他行业的类似焊接结构的疲劳分析提供了可参考的依据。因此本文用工程分析方法和有限元分析方法对塔筒焊缝疲劳应力进行计算分析,对不同分析方法的计算结果进行比较。

1 塔筒焊缝疲劳强度的工程分析方法

    塔筒有12节焊缝(如图1),本次计算只截取上塔筒的两条焊缝即第10圈和第11圈焊缝为研究对象。焊缝截面上各力的物理意义如图2,塔筒第10和第11圈焊缝截面的疲劳载荷见表1。

    表1 塔筒第10圈和第11圈焊缝截面疲劳载荷

    1

    2

2.1 焊缝截面应力的计算

    塔筒在外力的作用下,焊缝截面上共作用有压缩正应力、弯曲正应力、弯曲剪应力、扭转剪应力。

    3

责任编辑:张纯子
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐