CN106874558B - 一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法 - Google Patents

一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，包括如下步骤：(1)建立风机主机架的几何模型；将吊点的位置位于风机主机架重心竖直方向上方的位置；(2)将几何模型导入有限元软件，定义风机主机架的单元类型和材料属性，建立有限元模型；(3)设置连接关系；(4)对所述有限元模型施加载荷和边界约束；(5)计算吊耳的极限安全系数。本发明所提供的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，在建立几何模型时，将吊点设置在主机架中心竖直方向上方的位置，然后建立有限元模型进行分析。本发明所提供的方案中在对风机主机架吊耳进行有限元分析时充分模拟了风机主机架吊耳的实际工况，解决了对吊耳应力评估不准确的问题。

Description

一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法。
背景技术
现代MW级风机多通过主机架吊耳对机舱进行吊装，吊耳安全性是风机吊装安全性的重要内容，根据吊装作业规范，在吊装之前必须对主机架吊耳强度进行计算校核。主机架吊耳的结构较为复杂，而常规的工程算法对结构细节考虑较少，这使得其计算精度难以保证，因此对此种复杂结构多采用有限元的办法来计算。
目前采用有限元方法对吊耳进行计算时，建模相对简单，通常未考虑吊点位置对吊耳强度的影响，往往直接在吊耳处施加等效载荷或使用载荷伞的形式直接在吊耳处传递载荷，由于吊耳处的载荷分布较为复杂，使用等效载荷和载荷伞不能有效的评估吊耳处的应力，从而使得最终的计算结果与实际结果不同，使得计算结果不能有效的指导工程应用。
发明内容
本发明一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，用于解决现有技术中对风机主机架吊耳进行有限元分析时，对吊耳的应力评估不准确的问题。
一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，包括如下步骤：
(1)建立风机主机架的几何模型；所述主机架包括机舱、吊耳和吊索，其中吊耳上设有吊具，吊索上设有吊点，吊点的位置位于风机主机架重心竖直方向上方的位置；
(2)将几何模型导入有限元软件，并对吊耳划分网格，定义机舱、吊耳、吊索和吊具单元类型和材料属性，建立有限元模型；
(3)设置吊耳与机舱、吊索和吊具的连接关系；
(4)对所述有限元模型施加载荷和边界约束；
(5)对所述有限元模型进行静力学计算，结合风机主机架材料区服强度，得到吊耳的极限安全系数。
进一步的，在对风机主架划分网格时，将吊耳处的网格密度增加。
进一步的，建立有限元模型时，所述吊索采用Link180单元，根据吊索的实际尺寸设置Link180单元的截面积，通过设置关键字设置Link180受压力不受压力。
进一步的，所述吊具和吊耳之间设置为摩擦接触，且两者之间没有相对运动。
进一步的，所述载荷＝风机主机架质量*重力加速度*安全系数。
进一步的，建立有限元模型时，所述机舱和吊具采用实体单元。
本发明所提供的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，在建立几何模型时，根据实际工况将吊索的吊点设置在风机主机架中心竖直方向上方的位置，然后建立有限元模型进行分析。本发明所提供的方案中在对风机主机架吊耳进行有限元分析时充分模拟了风机主机架吊耳的实际工况，解决了对吊耳应力评估不准确的问题。
由于吊耳处的受力非常复杂，所以在对风机主机架划分网格时，需要将吊耳处网格的密度增加。
附图说明
图1为风机主机架的几何模型图；
图2为吊耳的几何模型图。
具体实施方式
本发明一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，用于解决现有技术中对风机主机架吊耳进行有限元分析时，对吊耳的应力评估不准确的问题。
一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，包括如下步骤：
(1)建立风机主机架的几何模型；所述风机主机架包括机舱、吊耳和吊索，其中吊耳上设有吊具，吊索上设有吊点，吊点的位置位于风机主机架重心竖直方向上方的位置；
(2)将几何模型导入有限元软件，并对吊耳划分网格，定义机舱、吊耳、吊索和吊具单元类型和材料属性，建立有限元模型；
(3)设置吊耳与机舱、吊索和吊具的连接关系；
(4)对所述有限元模型施加载荷和边界约束；
(5)对所述有限元模型进行静力学计算，结合风机主机架材料区服强度，得到吊耳的极限安全系数。
本发明所提供的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，在建立几何模型时，根据实际工况将吊索的吊点设置在主机架中心竖直方向上方的位置，然后建立有限元模型进行分析。本发明所提供的方案中在对风机主机架吊耳进行有限元分析时充分模拟了风机主机架吊耳的实际工况，解决了对吊耳应力评估不准确的问题。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本实施例提供一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，用于计算风机主机架吊耳的极限安全系数，该方法的步骤如下：
(1)使用CAD软件建立风机主机架的几何模型，如图1所示，风机主机架包括机舱1、吊耳2和吊索4，吊索4上设有吊点5，吊点5位于机舱1重心竖直方向上方的位置；吊耳如图2所示，设有吊具3；
(2)将建立好的风机主机架几何模型导入有限元软件，进行网格划分，将吊耳处的网格密度增加；
(3)定义机舱1、吊耳2、吊具3和吊索4的单元类型和材料属性，建立有限元模型，其中机舱1和吊具3采用实体单元，吊索采用Link180单元，根据吊索的实际尺寸设置Link180单元的截面积，通过设置关键字设置Link180受压力不受压力；
(4)将吊具和吊耳之间设置为摩擦接触，且两者之间没有相对运动；
(5)对建立好的有限元模型施加载荷和边界约束；
(6)对有限元模型进行静力学计算，结合风机主机架材料区服强度，根据载荷＝风机主机架质量*重力加速度*安全系数，求出吊耳的极限安全系数。
本实施例所提供的一种风机主机吊耳极限安全系数的计算方法，在对风机主机架划分网格时，将吊耳处的网格密度增加；作为其他实施方式，可以根据实际的仿真需求确定是否将吊耳处的网格密度增加。
本实施例所提供的一种风机吊耳极限安全系数的计算方法，建立有限元模型时，机舱和吊具均采用实体单元；作为其他实施方式，可以不采用实体单元，而将机舱和吊具设置成为与实际机舱和吊具相同的材料。
本实施例所提供的一种风机吊耳极限安全系数的计算方法，吊具和吊耳之间设置为摩擦接触，且两者之间没有相对运动；作为其他实施方式，可以将两者之间的接触设置成为其他类型的接触，如焊接接触等。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)建立风机主机架的几何模型；所述主机架包括机舱、吊耳和吊索，其中吊耳上设有吊具，吊索上设有吊点，吊点的位置位于风机主机架重心竖直方向上方的位置；
(2)将几何模型导入有限元软件，并对吊耳划分网格，定义机舱、吊耳、吊索和吊具单元类型和材料属性，建立有限元模型；
(3)设置吊耳与机舱、吊索和吊具的连接关系；
(4)对所述有限元模型施加载荷和边界约束；
(5)对所述有限元模型进行静力学计算，结合风机主机架材料区服强度，得到吊耳的极限安全系数；
建立有限元模型时，所述吊索采用Link180单元，根据吊索的实际尺寸设置Link180单元的截面积，通过设置关键字设置Link180受压力不受压力。
2.根据权利 要求1所述的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，其特征在于，在对风机主机架划分网格时，将吊耳处的网格密度增加。
3.根据权利 要求1所述的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，其特征在于，所述吊具和吊耳之间设置为摩擦接触，且两者之间没有相对运动。
4.根据权利要求1所述的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，其特征在于，所述载荷＝风机主机架质量*重力加速度*安全系数。
5.根据权利要求1所述的一种风机主机架吊耳极限安全系数的计算方法，其特征在于，建立有限元模型时，所述机舱和吊具采用实体单元。
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