風力發(fā)電機組塔筒的地震響應(yīng)及非線性穩(wěn)定性分析.pdf

1、近幾年,風力發(fā)電事業(yè)在我國大力發(fā)展,風力發(fā)電機組向著高功率,大葉片方向發(fā)展,相應(yīng)的塔筒也就越來越高。風力發(fā)電機組塔筒是整個風機結(jié)構(gòu)的重要支撐部件,它的質(zhì)量也占到了整個風力發(fā)電機組的50％以上。而風力發(fā)電機塔筒靜動態(tài)特性以及非線性屈曲問題對于風力發(fā)電機組塔筒的設(shè)計有著重要的影響。這對于風力發(fā)電機組能夠安全、穩(wěn)定和可靠的運行,進而設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理,經(jīng)濟安全以及性能穩(wěn)定的塔筒意義重大。本文借鑒國內(nèi)外研究成果,以通用有限元軟件ANSYS為計算分析

2、平臺,應(yīng)用結(jié)構(gòu)動力學、結(jié)構(gòu)靜力學的相關(guān)知識,以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的地震影響系數(shù)曲線作為譜分析計算依據(jù),對某3MW風力發(fā)電機塔筒進行動力學分析。采用非線性跟蹤方法中的弧長迭代法對考慮法蘭,不考慮法蘭,考慮重力,不考慮重力的風力發(fā)電機塔筒進行幾何材料非線性分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了抗震性能研究分析方法以及穩(wěn)定性分析方法,并對擬靜力法、振型分解反應(yīng)譜法等基本原理做了闡述。重點介紹了振型分解反應(yīng)譜法和幾何材料非線性分析的

3、原理及實施步驟。⑵聯(lián)系風機生產(chǎn)廠家和電力設(shè)計院收集一系列風力發(fā)電機組塔筒的圖紙和技術(shù)文件,通過ANSYS中的梁單元和殼單元建立風力發(fā)電機組塔筒的精細有限元模型,對某3MW風力發(fā)電機塔筒進行模態(tài)分析。獲得風機塔筒各階振型。⑶對某3MW風力發(fā)電機塔筒進行振型分解反應(yīng)譜分析。獲得風機的底部彎矩,底部剪力,頂部位移這幾種重要的力學參量以及應(yīng)力云圖。并考察了風機塔筒開洞(風機檢修洞)對風機塔筒力學性能的影響。從MISES應(yīng)力圖中可以明顯看出開洞邊

4、緣的應(yīng)力集中現(xiàn)象。⑷對某3MW風力發(fā)電機塔筒進行穩(wěn)定性分析。考察風機塔筒法蘭對風機塔筒結(jié)構(gòu)體系的影響,通過ANSYS建立有限元模型,進行特征值屈曲分析。求得風機塔筒失穩(wěn)的臨界荷載,以及各階失穩(wěn)模態(tài)。再進行靜力幾何材料非線性分析。采用位移控制弧長法求解,獲得各子步位移圖、變形圖。從圖中可以明顯看出,風力發(fā)電機塔筒局部鋼材先達到屈服強度,繼而風力發(fā)電機塔筒失去穩(wěn)定性。⑸對某3MW風力發(fā)電機塔筒進行幾何材料非線性分析,考慮P-Δ效應(yīng)對結(jié)構(gòu)屈曲