基于ansys的风机轮毂的强度分析及优化设计_孟春玲

《基于ansys的风机轮毂的强度分析及优化设计_孟春玲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第7期计算机仿真2012年7月文章编号:1006－9348(2012)07－0334－05基于ANSYS的风机轮毂的强度分析及优化设计孟春玲，胡宏梁，李国峰，吴雅南(北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048)摘要:在风机轮毂减重设计的研究中，针对传统变截面设计生产难度大并未予疲劳寿命分析的问题，提出一种采用在轮毂主体上钻孔的方法来减轻风机轮毂重量。首先借助于大型通用有限元分析软件ANSYS，对风力发电机组的轮毂进行强度分析并在此基础上对其进行了结构优化设计。在满足轮毂强度、刚度要求的前提下，对比分析多个计算结果得到最佳优化方案，再利用轮毂

2、S－N曲线对优化方案进行了疲劳强度和寿命分析。通过轮毂的钻孔设计不仅减轻了轮毂的自重，而且满足材料的强度和寿命要求。仿真结果表明钻孔减重的方法是有效可行的，并且提高了主轴、塔筒以及风电机组整体结构的强度性能。关键词:风力发电机;轮毂;有限元;优化设计中图分类号:TK83文献标识码:AOptimizationDesignandStrengthAnalysisforHubofWindTurbinesBasedonANSYSMENGChun－ling，HUHong－liang，LIGuo－feng，WUYa－nan(BeijingTechnologyandBu

3、sinessUniversity，SchoolofMaterialandMechanicalEngineering，Beijing100048，China)ABSTRACT:Intheresearchofweightlossdesignforthewindturbineshub，fortheproblemthatvariablecross－sectiondesignsaredifficulttoproduceanddoesnothavefatiguelifeanalysis，thispaperpresentedawayofdrillingonthemai

4、npartofthehubtoreducetheweightofthefanwheel．First，thelarge－scalefiniteelementanalysissoft-wareANSYSwasusedtoanalyzethestrengthofthewindturbinehubandthentheoptimizationwascarriedoutforthestructureofthehub．Tomeetthehubstrengthandstiffnessrequirements，bycomparingmultipleanalysisresu

5、lts，thebestoptimizationwasacquired，andS－Ncurveofthehubwasusedtomakeastrengthandfatiguelifeanalysisfortheoptimizeprograms．Thewheelhubdesignofdrillingnotonlyreducestheweightbutalsomeetsthematerialrequire-mentsofstrengthandlife．Simulationexperimentsandanalysisresultsshowthatthedrill

6、ingmethodofweightlossisef-fectiveandpracticable，andthestructuralstrengthofspindles，thetowerandtheentirestructurecanbeincreased．KEYWORDS:Windturbines;Hub;Finiteelement;Optimization［2］1引言之间的能量转化系统。风机叶片旋转时会产生气动载荷，风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有同时其惯性力、离心力和重力都会通过叶片根部传递至轮大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。积

7、极发展可毂，加之其自身的重力和结构复杂性，在各种静载荷和交变再生能源，对增加能源供应，调整能源结构，缓解环境污染，载荷的作用下，轮毂与叶片，与法兰的连接处很容易引起应保障能源安全，促进经济发展，建设和谐社会都起到重要的力集中和疲劳破坏。另外，轮毂连接风机主轴，其重量产生［1］作用。的弯矩通过主轴作用于塔筒，对塔筒的强度和寿命有很重要轮毂是将叶片和叶片组固定到转动轴上的装置，轮毂和的影响。因此轮毂作为风电机组的重要组成部件，研究的问叶片组之间通过变桨轴承连接，和主传动轴之间通过法兰连题在于如何改善轮毂的结构设计、减轻轮毂的重量对以提高接。它将风轮的力和力矩

8、传递到主传动机构，是风能与动能［3，4］风电机组的整体性能。而难点在于既要通过优