大功率碟式太阳能热发电系统关键螺栓连接强度分析

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1、密级：非密硕士学位论文中图分类号：TH114TK182大功率碟式太阳能热发电系统关键螺栓连接强度分析学位类型：专业型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：赵喆刘繁茂（副教授）导师姓名及职称：彭佑多（教授）实践导师姓名及职称：谭新华（高级工程师）学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年06月05日大功率碟式太阳能热发电系统关键螺栓连接强度分析学位类型：专业型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：赵喆作者学号：13020301008刘繁茂（副教授）导师姓名及职称：彭佑多（教授）实践导师姓名及职称：谭新华（高级

2、工程师）学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年06月05日学位授予单位：湖南科技大学Strengthanalysisforhigh-powerDishSolarPowersystemcriticalboltconnectionTypeofDegreeMasterofEngineeringDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateZhaoZheStudentNumber13020301008SupervisorandProfes

3、sionalTitleLiuFanmaoAssociateProfessorPengYouduoProfessorPracticeMentorandProfessionalTitleTanXinhuaSeniorEnigineerSchoolSchoolofElectromechanicalEngineeringDateJune5th,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究

4、成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学

5、校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要大功率碟式太阳能热发电系统具有结构复杂、空间尺寸与重量大、安装环境恶劣、载荷随机性强等特点，而对载荷作用下的变形及安全稳定性有严格要求，发电系统钢构机架、聚光器网架、立柱、桁架等关键结构均由高强度螺栓连接，连接螺栓承载和传递着整个发电系统所有载荷，是确保发电系统安全、稳定、高效运行的关键，因此开展大功率碟式太阳能热发电系统关键螺栓连接强度分析具有重要的工程意义。本文简要分析了大功率碟式太阳能热发电系统结构连接特点，明确了U型体-桁架螺栓连接、聚光器-U型体螺栓连接

6、、立柱-基础螺栓连接是其关键螺栓连接；开展了有限元非线性接触理论数值计算方法分析，确定了非线性参数设置及预紧力施加方法；分析了U型体-桁架螺栓连接、聚光器-U型体螺栓连接、立柱-基础螺栓连接特点并进行了适当模型简化，在SOLIDWORKS建模软件中分别建立了三种关键螺栓连接结构的三维实体模型；进行了三种关键螺栓连接载荷特性分析，根据所建三维实体模型，基于ANSYS有限元分析软件，开展了三种关键螺栓连接的网格划分和非线性参数设置；为确保强度分析中的非线性收敛和计算精度，进行了网格形状、收敛标准、接触刚度与接触算法等的研究，得

7、到了三种关键螺栓连接的一系列强度结果。研究结果表明：8级风载荷下三种螺接件结构中螺栓应力均小于8.8级高强螺栓的材料屈服极限，且应变均在允许范围之内；聚光器-U型体螺栓连接结构在9级风载荷下最大螺栓应力达到782.218MPa，超过螺栓材料屈服极限，将会引起螺栓失效；12级大风载荷下，碟式太阳能发电系统处于大风避险状态，由于迎面面积为最小，三种连接结构中的螺栓应力和应变均满足强度要求；U型体-桁架螺栓连接中两种类型连接螺栓应力分布不均，两种螺栓的排布存在不合理现象；聚光器-U型体螺栓连接结构的应力分布随着风向角的变化而变化

8、，在一定区域内呈现单调性，存在一定的规律性；立柱-基础连接结构中应力分布最为平衡，且各个风向角下的应力值浮动甚小。本文所得碟式太阳能发电系统关键螺栓连接强度分析结果不仅可供相同类型螺栓接触有限元非线性接触分析借鉴，同时为大功率碟式太阳能热发电系统整体钢构机架的螺栓连接结构优化和承载性能研究提供了参考依据