基于有限元法的风力发电机组塔架结构分析

论文摘要

本文以某一国产风力发电机组塔架为研究对象,建立其有限元模型,利用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了以下分析:1、论述了塔架有限元模型的建立;在给出的十六种工况下对塔架整体进行了强度分析,并对结果进行了讨论,结果表明塔架整体在这十六种工况下满足强度要求。2、在给出的十六种工况下对塔架的门段部分进行了强度分析,得出了门段部分在某些工况下不满足强度要求,因此建议对塔架门洞附近采取加固措施,使其满足强度的要求。3、对塔架的连接法兰进行了强度分析,分析结果表明连接法兰在这十六种工况下都满足强度要求,连接法兰的应力最大处出现在螺栓孔的周围,并以它为中心,往法兰边缘应力值逐渐减小。4、对塔架进行了模态分析,对影响塔架模态分析的一些因素进行了全面的考虑与模拟,结果表明,塔架与叶轮不会产生共振。5、为了计算在各种工况下塔架的结构是否满足稳定性的要求,对塔架进行了稳定性分析,分析结果表明塔架不会出现失稳情况。通过本文的阐述,为大型风力发电机组承载部件的分析和设计提供了可参考的重要计算依据,进一步拓展了有限元方法在风力发电机组设计中的应用范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究背景及对课题的提出
• 1.3 国内外风力发电行业现状
• 1.3.1 国外风力发电情况
• 1.3.2 国内风力发电现状
• 1.4 有限元法及有限元分析软件ANSYS
• 1.4.1 有限元单元法
• 1.4.2 有限元常用术语
• 1.4.3 有限元分析的基本步骤
• 1.4.4 有限元分析软件ANSYS
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第二章 塔架的静力分析与讨论
• 2.1 塔架的作用
• 2.2 塔架所受载荷
• 2.3 塔架模型的建立
• 2.3.1 塔架实体模型的建立
• 2.3.2 塔架的有限元模型建立
• 2.3.3 塔架的边界条件
• 2.4 塔架静强度有限元分析
• 2.5 计算结果与分析
• 第三章 法兰强度分析
• 3.1 法兰模型的建立
• 3.2 法兰边界条件
• 3.3 计算结果与讨论
• 第四章 塔架门段强度分析
• 4.1 塔架门段的有限元分析
• 4.1.1 门段有限元模型的建立
• 4.1.2 边界条件
• 4.2 计算结果及分析
• 第五章 塔架的模态分析
• 5.1 塔架的动力特性分析
• 5.1.1 塔架固有频率的近似计算方法
• 5.1.2 动力学中的有限元方法
• 5.2 塔架模态分析
• 5.2.1 塔架模态分析的模型建模
• 5.2.2 塔架模态计算方案
• 5.2.3 计算结果
• 5.2.4 结论
• 第六章 塔架稳定性分析
• 6.1 稳定的基本理论
• 6.1.1 稳定概念及失稳形式
• 6.1.2 屈曲分析简介
• 6.2 ANSYS 特征值屈曲分析的步骤
• 6.3 塔架特征值屈曲分析步骤
• 6.4 计算结果与结论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间发表论文及参加项目）