风力发电论文：拓扑优化振动疲劳寿命

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1、风力发电论文：拓扑优化振动疲劳寿命【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】目前，随着全球经济的发展，对能源的需求和依赖H益强烈，人类正面临着环境、能源、可持续发展的迫切问题，风电产业作为绿色能源得到了飞速的发展，近些年来涌现的风电厂商不断增多，风机的容量也不断做大，但是，这造成了风机制造产能严重过剩,带来风机价格的人幅走低的结果，让风机制造商感受到巨人的成本压力。各大风机制造商纷纷回过头來注重风机的质量，制造成木等问题,尤其是关注于大型结构的优化和机械性能的提升，在解决大型结构件优化

2、和振动特性的研究上有了一定的需求。本文以优化兆瓦级风力发电机结构为主，设计机舱平台和桁架结构，关注于结构的振动特性，在解决机舱结构的振动问题上提供了可参考的设计方案。首先，对风力发电机机舱平台结构进行受力分析和机械设计，了解现有结构的设计不合理问题和平台所承受的载荷，在Hyperworks软件中对机舱平台进行概念设计，结合拓扑优化理论，为结构找到更为合理的设计方案，然后对结构中的板型厚作为控制变量尺寸优化，达到减少制造材料，优化结构质量的目的，校核机舱平台结构的疲劳强度，查看其能否满足25年的设计寿命要求。其次，在已有的设计平台方案的基础之上，优化设计机舱桁架的布置形式和截面

3、形状，拓扑优化时，需要综合考虑结构在各个方向的应变能、系统模态、最大位移等，结合结构的加工工艺，对机舱桁架进行建模。然后为找到各个截面针对不于同载荷更为合理的截面形状，用ModelCenter软件调用Ansys的求解器对模型进行桁架截而选型，求解算法为达尔文遗传算法，完成机舱桁架的优化设计。最后，针对机舱发电机结构运行时出现的振动和不平衡问题，对风力发电机进行减振设计和振动响应的仿真，设计过程中，考虑整机在运行时的动力学特性，模拟结构在承受交变载荷时随时间的响应，得到结构对于振动的响应时间和减振效率。【关键词】风力发电；拓扑优化；振动；疲劳寿命；【篇名】大型风力发电机机舱结构

4、的设计与优化【目录】大型风力发电机机舱结构的设计与优化摘要5-6Abstract6目录7-91绪论9-161.1课题研究背景9-111.2风电设备结构基础和发展方向11T31.3现有国内外机舱结构设计缺陷13-162课题研究的内容和意义16-183机舱平台及桁架结构的设计流程和机理18-473.1有限元仿真分析平台18-203.2优化设计理论20-323.2.1优化设计概述20-213.2.2拓扑优化的基本概念21-243.2.3尺寸优化和遗传算法24-273.2.3.1尺寸优化的基本概念243.2.3.2遗传算法及优化过程24-273.2.4优化设计响应27-323.3疲劳

5、强度32-403.3.1疲劳的基本概念32-373.3.2基于GL规范和FEMFAT对部件S/N曲线的修正37-403.3.2.1GL和FEMFAT考虑平均应力的彩响393.3.3.2GL和FEMFAT对部件损伤的联合求解计算39-403.4机械振动理论40-473.4.1机械振动的基本概念40-423.4.2机械振动基木形式42-443.4.3减振隔振理论44-474兆瓦级混趋风力发电机机舱平台的设计与优化47-564.1机舱平台的设计要求与边界条件474.2机舱平台的概念设计与拓扑优化47-504.2.1设计流程474.2.2拓扑优化设计47-494.2.3实验结果对比与

6、仿真分析49-504.3舱平台结构的尺寸优化50-524.4机舱平台的疲劳寿命计算52-554.5本章总结55-565混驱式风力发电机机舱桁架的设计与选型56-765.1机舱桁架的设计要求与边界条件56-575.2机舱桁架结构的拓扑优化57-615.2.1拓扑空间57-585.2.2设计载荷制定载荷工况58-595.2.3拓扑优化设计要素59-605.2.4拓扑优化结果60-615.3机舱桁架截面的选型和优化61-755.3.1桁架截面的建模和分组61-635.3.2桁架的建模与仿真分析63-645.3.3建立桁架截面库64-655.3.4梁截面选型的优化策略65-665.3

7、.5优化过程中的相关文件66-685.3.6桁架截面优化设计要素68-695.3.7遗传算法的求解参数设置69-705.3.8优化设计结果70-725.3.9数据处理72-755.4本章小结75-766混驱式风力发电机减振的设计及运动仿真76-826.1机舱减振设计与仿真计算77-816.1.1发电机运行过程的振动响应分析78-806.1.2发电机安装在基础之上的振动响应80-816.2本章小结81-82结论与展望82-84参考文献84-87在学研究成果87-88致谢88-89附录1有限元模型桁架尺寸优