关键词：风电机组传动链;试验台;动量理论;极限静载荷;拓扑优化;疲劳
摘 要：大型风电技术的不断发展,要求我国也需要有相应配套的测试技术来提高大型风电机组的可靠性,缩短研发周期,我国的风电产业起步较晚于欧美,建立一套能够尽可能完备的风电传动链试验台是风电行业的需要,由于我国此前还未能建立此类的试验台,对于实验台上基础技术掌握局限性很大。研究10MW级风电机组传动链试验台机械结构-被拖动端支撑的相关技术。由于试验内容为小空间内进行机舱的风载模拟,为了研究机舱下塔筒的高度变化对于机舱内重要结构件底座的力学影响,设计相关的单一变量实验进行研究分析;10MW风电机组实体机组的技术参数较少,在进行载荷计算时,相关的载荷预处理为风况的预计算,由于大量级的风电机组一般都是海上机组,涉及所受风载为湍流,层流和稳流计算,计算出风况后,按照“致动圆盘-弗劳德的动量理论”在GHBladed软件中计算出10MW的极限静载荷与马尔科夫疲劳载荷幅。由于此前国内相关技术的空白,被拖动端支撑(机舱支撑)的结构及其各项技术都需要进行研究计算,使用Hyperworks下的套件Optistruct进行结构拓扑优化,得到结构参考,建立几何模型。静力学分析时使用刚度矩阵为被分析模型建立材料属性,在Ansys Workbench 15.0中进行总模型与焊缝子模型的力学分析,在Ansys 15.0经典软件中进行焊缝内力提取,校核焊缝应力;使用Eurocode 3与ⅡW的S-N曲线修正本文使用的焊缝疲劳S-N曲线,依据马尔科夫疲劳应力幅校核结构的疲劳。试验台的螺栓连接采用德国进口螺栓,所以采用德国标准VDI_2230_2003进行螺栓连接的校核计算;法兰的校核以Petersen钢结构理论中“L”型法兰的失效理论,修正本文结构“T”型法兰的失效理论,进行法兰的失效校验。
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