大型风力发电机组关键部件有限元分析

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1、第6期机械设计与制造2010年6月MachineryDesign&Manufacture47文章编号：1001—3997(2010)06—0047—02大型风力发电机组关键部件的有限元分析术尹鹏杨明川王春秀(宁夏大学机械工程学院，银川750021)FiniteelementanalysisofkeypartsforlargewindturbinesYINPeng，YANGMing-chuan，WANGChun-xiu(SchoolofMechanicalEngineering，NingxiaUniversity，Yi

2、nchuan750021，China)》【摘要】大型水平轴风力发电机组终年运行在复杂的自然环境中，所受载荷情况非常复杂，主要包2括空气动力载荷，重力载荷和惯性载荷。通过Solidworks对风力发电机组建立三维模型，并利用Ansys3workbench对风力发电机组及其关键零部件在额定．xET进行有限元分析，按应力、应变和形变的分布结《果为依据，进一步验证设计方案的可靠性。》关键字：Ansysworkbench；大型风力发电机；关键部件；有限元分析2【Abstract】Largewindturbineswiththe

3、horizontalaxisworksinthecomplicatednaturalenviron一《mentperennially，andthesupportedloadconditionmainlyincludingaerodynamicload，gravityloadand《inerti。loadisry∞mplItbuildsthe3DmDdelofLargeWindTurbinbySolidw。rkandmakth82finiteelementanalysisofkeypartsforLargewindtu

4、rbinesinratedconditionbyAnsysWorkbenchinor一8dertoerthereliabilityofdesignprojectuheriorlybasedonthedistributedresuhofstress，strainand2deformati05Keywords：Ansysworkbench；Largewindturbines；Keypart；Finiteelementanalysis中图分类号：TH12。TM315文献标识码：A大型风力发电机组的关键部件叶片是风力发电机中

5、最重要、ofcontact里面有相关的接触类型提供选择。各接触面均设为也是受力最复杂的部件，而塔架要承受风轮、发电机组和传动系bonded(绑定)，且轮毂与传动系统之间在绑定的基础上用MPC统等重量，它将直接影响风力机的工作可靠性【11。根据产品的设计方式设为柔性连接。图纸，运用Solidworks准确建立风力发电机组的三维实体模型，2．2定义材料属性并基于ANSYSWORKBENCH对风力发电机组及其关键部件进在线性静力结构分析中，材料属性只需要定义杨氏模量以及行线性静力结构分析，以便进一步验证产品设计的可靠性。泊

6、松比，但是需要用到质量的时候密度也是必须的。材料输入在1建立三维实体模型’“EngineeringData”菜单下，并且每个“Geometry”菜单下，都有材根据产品设计图纸，运用Solidworks2008建立风力发电机组料的配给选项。针对装配体不同的零部件，在DS模块的Geom—的三维实体模型，并完成装配，装配体模型，如图1所示。etry中可以选择和编辑相对应的材料属性。风力发电机组中的关键部件叶轮和塔架是分析重点，其选用材料屙l生，如表1所示。表1材料列表2．3划分网格网格划分的基本原则：网格数量的多少将影响计

7、算结果的精图1装口体模型度，网格数量增加，计算精度会有所提高，但计算时间规模也会增2前处理加。在载荷变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反2．1将装配体导入分析软件的DM模块，进而建立新映结果变化规律，需要采用比较密集的划分121。网格的具体划分：的DS文件以便进行结构分析利用10节点的四面体单元(SOLIDI87)和20节点的六面体单元命令：File／ImportExternalGeometry／Generate／Newsimulation。(SOLID186)~J分实体；利用4节点的四边形壳单元(SHE

8、LL181)在建立新的Ds文件、输入实体装配体时，两个实体之间自来划分壳体；利用2节点的梁单元(BEAM188)划分梁。动生成接触。如果需要修改，可以点击相应的接触对，在Details对于一般情况而言，ANSYSWORKBENCH里面划分网格都-k来稿日期：2009—08—12-h"基金项目：宁夏回族自治区自然科学基金(NZ0814)48尹鹏等