CN105069223A - 一种风机塔筒门洞极限强度和疲劳强度的校核方法 - Google Patents
一种风机塔筒门洞极限强度和疲劳强度的校核方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种风机塔筒门洞极限强度和疲劳强度的校核方法。利用三维制图软件，对风机塔筒门洞及其载荷传递路径上的设备的几何模型分别进行网格划分和装配，通过有限元软件建立有限元模型，以实现载荷传递路径完整且与实际相符，在该模型上施加不同的单位载荷工况，上述载荷传递路径上的设备至少包括：塔筒、塔筒门框和塔筒法兰。由于该方法实现了完整的载荷传递路径，能够准确计算风机塔筒门洞的强度性能，提高了风电机组运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种风机塔筒门洞极限强度和疲劳强度的校核方法，属于涉及风电机组塔筒强度性能的分析方法的领域。
背景技术
目前，MW级风电机组多数采用钢锥式塔筒，为了方便员工进出塔筒，需要在塔筒底部开孔，这会使塔筒底部形成一个应力集中区域，如果不对塔筒实施加强，塔筒底部所承受集中的应力过大时，就会破坏整个塔筒，因此，需要一个门框对塔筒进行加强。由于塔筒要承受风电机组在运行过程中的各种复杂载荷，塔筒门框和塔筒之间的焊接方式对塔筒的安全性能尤为重要。
常规的工程算法对结构细节考虑较少，这会导致计算精度难以保证。因此，对于模型结构复杂的设备通常采用有限元分析法进行处理。但是，现有的有限元模型中，在计算过程中对模型结构做出了许多简化，载荷传递的路径不够完整，这会导致模型刚度与实际刚度出现差异，使得计算结果不能反映塔筒门洞的真实情况，进而也就不能有效的指导工程应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法。用于解决现有技术关于风机塔筒门洞的载荷传递路径不完整，计算强度不准确的问题。同时，本发明还提供了一种风机塔筒门洞的疲劳强度的校核方法。
本发明是通过如下方案予以实现的：
一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法，步骤如下：
步骤1，利用三维制图软件，对风机塔筒门洞及其载荷传递路径上的设备的几何模型分别进行网格划分和装配，代入有限元软件中建立有限元模型，以实现载荷传递路径完整且与实际相符，在该模型上施加不同的单位载荷工况，所述载荷传递路径上的设备至少包括：塔筒、塔筒门框和塔筒法兰；
步骤2，对所述有限元模型施加不同单位载荷工况，将模型提交给有限元分析软件进行求解，计算得到板材的极限强度；
步骤3，通过板材的极限强度选择焊缝的热点，计算并得到焊趾应力，结合底部塔筒顶端面截面处的极限载荷，计算焊缝的极限强度。
进一步的，步骤1所述的塔筒、塔筒门框和塔筒法兰之间的连接通过公共点进行连接，边界条件设置为塔底全约束，塔筒门框及周围塔筒板材的表面施加一层壳单元。
进一步的，步骤2所述的单位载荷工况的单位为+Fz，+Mx，+My，通过底部塔筒顶端中心建立节点，对该节点施加单位载荷工况，利用Beam4单元载荷伞将该节点与底部塔筒顶端面连接。
进一步的，步骤2所述板材的极限强度是通过提取各单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端面截面处的极限载荷，从而计算得到板材的极限强度。
一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法，步骤如下：
步骤1，利用三维制图软件，对风机塔筒门洞及其载荷传递路径上的设备的几何模型分别进行网格划分和装配，代入有限元软件中建立有限元模型，以实现载荷传递路径完整且与实际相符，在该模型上施加不同的单位载荷工况，所述载荷传递路径上的设备至少包括：塔筒、塔筒门框和塔筒法兰；
步骤2，对所述有限元模型施加不同单位载荷工况，将模型提交给有限元分析软件进行求解，计算得到板材的疲劳强度；
步骤3，通过板材的疲劳强度选择焊缝的热点，计算并得到焊趾应力，结合底部塔筒顶端面截面处的疲劳载荷，计算焊缝的疲劳强度。
进一步的，步骤1所述的塔筒、塔筒门框和塔筒法兰之间的连接通过公共点进行连接，边界条件设置为塔底全约束，塔筒门框及周围塔筒板材的表面施加一层壳单元。
进一步的，步骤2所述的单位载荷工况的单位为+Fz，+Mx，+My，通过底部塔筒顶端中心建立节点，对该节点施加单位载荷工况，利用Beam4单元载荷伞将该节点与底部塔筒顶端面连接。
进一步的，步骤2所述板材的疲劳强度是通过提取各单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端面截面处的疲劳载荷，从而计算得到板材的疲劳强度。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
以往的建立的风机塔筒门洞的模型中，在计算塔筒门洞强度性能的过程中，对其结构考虑的比较简单，也不符合载荷的传递路径，导致计算结果不能真实反映结构的真实情况。本发明充分考虑到塔筒法兰和不同壁厚塔筒之间的传递载荷对塔筒门洞的影响，进而构成一个完整的载荷传递路径，通过计算塔筒门框和塔筒之间的焊缝的强度性能，可以真实而准确的反映出塔筒门洞的强度性能，提高风电机组运行的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例整体模型示意图；
图2是本发明实施例所述塔筒门洞门框示意图；
图3是本发明实施例所述塔筒门洞塔筒法兰示意图；
图中：1.塔筒，2.塔筒门框，3.塔筒法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法实施例：
1)如图1-3所示，在制图软件(如CAD软件)上对风机的塔筒1、塔筒门框2，塔筒法兰3建立几何模型，利用有限元软件对上述部分分别采用实体单元划分网格并进行装配，建立有限元模型，该模型的载荷传递路径完整且与实际相符。
2)塔筒门框与塔筒，以及塔筒与塔筒法兰之间通过设置共节点进行连接。其中，塔筒门洞及周围塔筒板材表面施加了一层壳单元。
3)设置各个部件之间的处理关系，边界约束条件设置塔底全约束。
4)对模型施加+Fz、+Mx、以及+My不同的单位载荷工况，在底部塔筒顶端中心建立节点，将单位载荷工况施加在该节点上，利用Beam4单元载荷伞将该节点与底部塔筒顶端面连接。
5)将风机塔筒门洞的整体模型提交给有限元软件进行求解，通过提取单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端截面出的极限载荷，计算得到板材的极限强度。
6)通过板材的极限强度选择焊缝的热点，通过IIW规定的方法对塔筒门框和塔筒的焊缝进行应力插值，得到焊趾应力,结合底部塔筒顶端面截面处的极限载荷，计算得到焊缝的极限强度，从而反映风机塔筒门洞的极限强度。
一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法实施例：
关于计算风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法的1)至4)步和上述计算风机塔筒门洞极限强度的方法1)至4)步相同，区别仅在5)和6)步。
5)将风机塔筒门洞的整体模型提交给有限元软件进行求解，通过提取个单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端截面出的疲劳载荷，计算得到板材的疲劳强度。
6)通过板材的疲劳强度选择焊缝的热点，通过IIW规定的方法对塔筒门框和塔筒的焊缝进行应力插值，得到焊趾应力,结合底部塔筒顶端面截面处的疲劳载荷，利用主应力和临界平面结合的方法计算得到塔筒门框和塔筒之间的焊缝的疲劳强度，即通过对塔筒门框和塔筒之间的焊缝的每个热点与各材料平面分别计算疲劳损伤，按最大损伤来衡量该热点处的疲劳，通过求得的焊缝的疲劳强度反映风机塔筒门洞的极限强度。
作为其他实施方式，在建立风机塔筒门洞的模型时，塔筒、塔筒门框和塔筒法兰之间可以根据实际情况不同，也可以采用其他形式的节点进行连接，得到的技术方案仍然在本发明保护的范围内。
Claims (8)
1.一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，利用三维制图软件，对风机塔筒门洞及其载荷传递路径上的设备的几何模型分别进行网格划分和装配，代入有限元软件中建立有限元模型，以实现载荷传递路径完整且与实际相符，在该模型上施加不同的单位载荷工况，所述载荷传递路径上的设备至少包括：塔筒(1)、塔筒门框(2)和塔筒法兰(3)；
步骤2，对所述有限元模型施加不同单位载荷工况，将模型提交给有限元分析软件进行求解，计算得到板材的极限强度；
步骤3，通过板材的极限强度选择焊缝的热点，计算并得到焊趾应力，结合底部塔筒顶端面截面处的极限载荷，计算焊缝的极限强度。
2.根据权利要求1所述的一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法，其特征在于，步骤1所述的塔筒、塔筒门框和塔筒法兰之间的连接通过公共节点进行连接，边界条件设置为塔底全约束，塔筒门框及周围塔筒板材的表面施加一层壳单元。
3.根据权利要求1所述的一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法，其特征在于，步骤2所述的单位载荷工况的单位为+Fz，+Mx，+My，通过底部塔筒顶端中心建立节点，对该节点施加单位载荷工况，利用Beam4单元载荷伞将该节点与底部塔筒顶端面连接。
4.根据权利要求2所述的一种风机塔筒门洞极限强度的校核方法，其特征在于，步骤2所述板材的极限强度是通过提取各单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端面截面处的极限载荷，从而计算得到板材的极限强度。
5.一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，利用三维制图软件，对风机塔筒门洞及其载荷传递路径上的设备的几何模型分别进行网格划分和装配，代入有限元软件中建立有限元模型，以实现载荷传递路径完整且与实际相符，在该模型上施加不同的单位载荷工况，所述载荷传递路径上的设备至少包括：塔筒(1)、塔筒门框(2)和塔筒法兰(3)；
步骤2，对所述有限元模型施加不同单位载荷工况，将模型提交给有限元分析软件进行求解，计算得到板材的疲劳强度；
步骤3，通过板材的疲劳强度选择焊缝的热点，计算并得到焊趾应力，结合底部塔筒顶端面截面处的疲劳载荷，计算焊缝的疲劳强度。
6.根据权利要求5所述的一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法，其特征在于，步骤1所述的塔筒、塔筒门框和塔筒法兰之间的连接通过公共点进行连接，边界条件设置为塔底全约束，塔筒门框及周围塔筒板材的表面施加一层壳单元。
7.根据权利要求5所述的一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法，其特征在于，步骤2所述的单位载荷工况的单位为+Fz，+Mx，+My，通过底部塔筒顶端中心建立节点，对该节点施加单位载荷工况，利用Beam4单元载荷伞将该节点与底部塔筒顶端面连接。
8.根据权利要求6所述的一种风机塔筒门洞疲劳强度的校核方法，其特征在于，步骤2所述板材的疲劳强度是通过提取各单位工况下的实体单元节点和壳单元应力，结合底部塔筒顶端面截面处的疲劳载荷，从而计算得到板材的疲劳强度。
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|---|---|
| CN (1) | CN105069223A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106250646A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-21 | 内蒙古久和能源装备有限公司 | 一种风力发电机组塔筒法兰的优化设计方法 |
| CN106339541A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-18 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 大型风力发电机组中塔筒门框的焊缝疲劳强度分析方法 |
| CN106530117A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-03-22 | 许继集团有限公司 | 一种塔筒爬梯性能的预测方法 |
| CN106547963A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 许继集团有限公司 | 一种风机偏航制动盘极限强度的校核方法及装置 |
| CN106570326A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-04-19 | 许继集团有限公司 | 一种l型法兰连接螺栓疲劳强度校核的计算方法及装置 |
| CN106777713A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 许继集团有限公司 | 一种风机运输支架强度的计算方法 |
| CN109977441A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于确定风力发电机组的轴承螺栓孔的应力的方法及装置 |
| CN109977432A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 江苏金风科技有限公司 | 塔架门洞疲劳安全系数计算方法和计算装置 |
| CN110390146A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-29 | 山东中车风电有限公司 | 基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法及产品 |
| CN110795875A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-02-14 | 太原科技大学 | 一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法 |
| CN112699446A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-04-23 | 北京工业大学 | 一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法 |
| CN113297700A (zh) * | 2021-06-05 | 2021-08-24 | 德力佳传动科技(江苏)有限公司 | 风电齿轮箱翻身吊耳强度校核方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110290416A1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Tangshan Railway Vehicle Co., Ltd. | Method for improving the fireproofing performance of vehicle body |
| CN102434408A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-05-02 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组塔架门洞及其设计方法 |
-
2015
- 2015-08-05 CN CN201510475400.2A patent/CN105069223A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110290416A1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Tangshan Railway Vehicle Co., Ltd. | Method for improving the fireproofing performance of vehicle body |
| CN102434408A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-05-02 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组塔架门洞及其设计方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 刘阔等: "风力发电机轮毂强度分析", 《东方电气评论》 * |
| 厉乐乐: "5t-22.5m双梁桥式起重机的有限元分析", 《制造业信息化》 * |
| 李源等: "风力发电机轮毂强度分析", 《东方电机》 * |
| 董姝言等: "MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析", 《机械与电子》 * |
| 龙凯等: "大型水平轴风力机塔筒门洞的强度研究", 《太阳能学报》 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106250646B (zh) * | 2016-08-09 | 2021-11-30 | 内蒙古久和能源装备有限公司 | 一种风力发电机组塔筒法兰的优化设计方法 |
| CN106250646A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-21 | 内蒙古久和能源装备有限公司 | 一种风力发电机组塔筒法兰的优化设计方法 |
| CN106339541A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-18 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 大型风力发电机组中塔筒门框的焊缝疲劳强度分析方法 |
| CN106530117A (zh) * | 2016-10-13 | 2017-03-22 | 许继集团有限公司 | 一种塔筒爬梯性能的预测方法 |
| CN106547963A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-29 | 许继集团有限公司 | 一种风机偏航制动盘极限强度的校核方法及装置 |
| CN106547963B (zh) * | 2016-10-21 | 2020-05-22 | 许继集团有限公司 | 一种风机偏航制动盘极限强度的校核方法及装置 |
| CN106570326A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-04-19 | 许继集团有限公司 | 一种l型法兰连接螺栓疲劳强度校核的计算方法及装置 |
| CN106777713A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 许继集团有限公司 | 一种风机运输支架强度的计算方法 |
| CN106777713B (zh) * | 2016-12-22 | 2020-07-07 | 许继集团有限公司 | 一种风机运输支架强度的计算方法 |
| CN109977432A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 江苏金风科技有限公司 | 塔架门洞疲劳安全系数计算方法和计算装置 |
| CN109977441A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于确定风力发电机组的轴承螺栓孔的应力的方法及装置 |
| CN109977441B (zh) * | 2017-12-28 | 2023-02-03 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于确定风力发电机组的轴承螺栓孔的应力的方法及装置 |
| CN110390146A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-29 | 山东中车风电有限公司 | 基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法及产品 |
| CN110390146B (zh) * | 2019-07-04 | 2023-04-18 | 山东中车风电有限公司 | 基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法及产品 |
| CN110795875A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-02-14 | 太原科技大学 | 一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法 |
| CN110795875B (zh) * | 2019-10-14 | 2023-05-09 | 太原科技大学 | 一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法 |
| CN112699446A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-04-23 | 北京工业大学 | 一种钢筒门洞焊缝极限强度的校核方法 |
| CN113297700A (zh) * | 2021-06-05 | 2021-08-24 | 德力佳传动科技(江苏)有限公司 | 风电齿轮箱翻身吊耳强度校核方法 |
| CN113297700B (zh) * | 2021-06-05 | 2022-02-22 | 德力佳传动科技(江苏)有限公司 | 风电齿轮箱翻身吊耳强度校核方法 |
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