风力机塔架疲劳寿命分析

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1、2017届毕业设计（论文）题目；风力机塔架疲劳寿命分析专业：机械工程班级：机械1307姓名：赵向杰指导老师：杨谋存起讫日期：2016.12-2017.639摘要3第一章概述71.1课题研究的背景及意义71.1.1风电行业发展现状71.1.2风力机简介81.1.3风力机塔架简介91.2风力机塔架疲劳寿命分析的意义101.3国内外研究现状111.3.1国外研究风力机塔架的现状111.3.2国内研究风力机塔架的现状121.4本论文所做的工作12第二章风力发电机组结构及其分析理论132.1风力发电机组的结构及其关键部

2、件132.2有限单元法理论142.2.1有限元法简介142.2.2有限元的基本理论182.3有限元分析软件ANSYS182.3.1ANSYS软件的基本组成、功能18第三章风力机塔架的静应力分析202.1引言202.2水平轴风力机机理202.3塔架的理论计算212.3.1塔架的力学模型212.3.2塔架的载荷简化223.3塔架的有限元建模233-3-4底座的网格划分263.4应力计算及snsys模拟分析273.5本章小结33第四章风力机塔架的疲劳分析评价354.1疲劳分析的基本理论354.1.1结构的疲劳定义3

3、54.1.2影响结构疲劳的主要因素354.1.3结构疲劳的研究方法364.2塔架的疲劳ANSYS分析基本原理374.3ANSYS疲劳模拟分析404.4本章小结41第五章结论与展望42参考文献44致谢4639摘要新生能源正在逐渐崛起，也正慢慢的影响着我们的日常生活。其中最为瞩目和令人称道的便是风能。风能现如今被认为是最具开发潜能和实效作用的清洁能源，其所能利用的价值不可估量。风能，顾名思义，最主要的能源来源取自风力，通过一系列运作，达到风力发电的效果。当然，风力发电也并非易事，基本需要诸多繁琐的流程，才能达到理

4、想的效果。它的塔架需要经受多种载荷，并且因为剪切风、阵风等缘故会导致振动，从而造成风力发电机组的损坏。因而，对风力机塔架实行动静态的特质分析有着不一般的意义。也未解决后期风力发电可能会面临的问题做足思考和准备，以备不时之需。本文在思考某定型风力发电机组塔架结构特性和受力特质的基础上，设立了变截面筒型塔架的力学结构模型。在结构动力学原理上，推理出了塔架顶尖水平位移、基频的计算公式和在综合考虑叶轮、机舱及塔架自重共同影响下的临界力计算公式;分析了塔架的固定参数及载荷对整机的稳固性和疲劳特质的影响作用。并运用有限元

5、法和ANSYS软件对塔架实行动静态特性的模拟数值分析。主要内容和结论如下：1.运用有限元数值模拟的结果与运用概念计算得出的结果十分相识，考证了有限元模拟的准确性。塔架底端开门洞和在不同的风速下变桨角导致了塔架上边各部件要点的改变对塔架静强度产生了轻微的作用。因而，我们在对风力机塔架实行力学分析和设计计算时应该从实际情况分析思虑。2.对塔架实行振动特质和响应分析，在对几类差别模型的数值进行模拟分析，得出塔架底部机头的品质和底部根基的强度对塔架的固定频率有一定的影响。通过对动态的响应分析，能够得出塔架在不同的频率

6、下的回应，峰值和频率所相对结构的变形和合力；并且通过计算得出塔架在各时间的位移、速度和加速度，进而为对风力机的优化设计务实了根基。3.对塔架实行收缩统计，充分利用ANSYS数值模拟分析，同期在塔筒接连处，运用实体单元对法兰盘模拟结果进行计算有很高的精确性，可以实现一般工程的运用，而且比现今工程计算更加的安全。相对于底层开门洞的塔架，门洞处区域可能会引起收缩失衡。薄壁圆柱壳是相对缺陷敏感的结构部分，需要考虑到39门洞对收缩的作用，同期运用门框强化结构，可能会增加塔架的收缩印度。4.对塔架实行疲劳统计，能够得到塔

7、架的疲劳寿命基数，测验风力机塔架的应用寿命状况，校正核塔架的疲劳使用强度。关键词：风力机塔架；有限元；振动特性；屈曲；疲劳寿命39AbstractWindenergyiscurrentlythemostpromisingdevelopmentandutilizationofarenewableenergy.Oneofthemainwaysofwindenergyutilizationiswindpowergeneration.However,theworkingenvironmentofwindturbine

8、systemisverycomplicated,anditstowerissubjectedtovariousloads,andshearwind,gustandsooncausevibration,whichleadstothedestructionofwindturbine.Therefore,itisofgreatsignificancetoanalyzethestaticanddynamic