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风机扩展基础力学性能分析及结构优化探究

作　者: 徐世杰
导　师: 凡友华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 力学
关键词: 风机扩展基础静力分析有限元宽高比
分类号: TU476.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近几年国内风力发电产业发展迅猛，使得风机技术不断提升。但专门对风机基础的分析研究工作却相对较少。众多国内风电场普遍使用圆形基础，然而众多风机基础损坏事故让人们不禁反思它的力学性能是否完美，圆形基础是否为最优选择，当其结构发生变化时他本身力学特性会如何改变等等。文章针对以上主要问题展开研究分析。首先，应用有限元软件建立风机基础模型。理论推导出风载荷作用于叶扇、塔筒等结构的简化计算过程，确定外载荷。在满足有限元数值模拟结果精度的基础上选择实体单元，对弹簧单元种类的选择和参数的计算进行了研究，得到最贴近于工程实际的结构模型，保证了研究工作的真实性合理性。其次，对风机基础进行受力分析。在已有分析方法的基础上提出改进方案，通过对比发现改进后的方法更切实际。将改进的方法于ANSYS有限元软件相结合，对三种风机基础的静力响应进行分析，发现三种风机基础都会出现局部会有应力集中产生，但数值较小，对结构安全性影响较小，并且三种风机基础均不会发生滑移等情况。分析结果表明，三种风机基础在一定条件下均满足工程需要。最后，研究了宽高比改变对风机基础安全性的影响。针对所提出的三种风机基础，对其抗倾覆性等安全性能进行分析研究。通过分别对各形状各宽高比风机基础进行分析，得到多个风机基础力学性能与宽高比之间的变化关系，揭示了风机基础各力学性能随宽高比的增加而增强的变化规律。分析了三角形风机基础整体性能较差的原因。结合风机建造成本给出了各型风机基础在不同宽高比范围内各自独特优势。研究结果表明，风机基础宽高比的变化对其安全性能有着直接的影响，面对不同的工程要求，合理选型设计至关重要。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究工作的目的与意义  8-12
    1.1.1 课题背景  8-11
    1.1.2 本课题研究目的及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状与分析  12-18
    1.2.1 对基础力学特性的分析  12-15
    1.2.2 环境对基础不同影响的探究  15-16
    1.2.3 其他相关方面的研究  16-18
  1.3 研究内容  18-19
第2章理论基础分析  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 风载荷的计算  19-21
  2.3 风机基础有限元模型的建立  21-24
  2.4 风机基础有限元建模过程评估  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章三种风机基础的受力分析  26-42
  3.1 引言  26
  3.2 三种风机基础模型参数的确定  26-30
    3.2.1 风载荷的确定  26-27
    3.2.2 三种风机基础尺寸的确定  27-30
  3.3 风机基础受力分析方法的优化  30-31
    3.3.1 优化方案的提出  30
    3.3.2 优化分析效果的对比  30-31
  3.4 三种风机基础的受力分析  31-41
    3.4.1 圆形风机基础的受力分析  31-34
    3.4.2 六边形风机基础的受力分析  34-38
    3.4.3 三角形风机基础的受力分析  38-41
  3.5 三种风机基础静力响应比较  41
  3.6 本章小结  41-42
第4章宽高比对风机基础的影响分析  42-57
  4.1 引言  42
  4.2 其他风机基础宽高比的确定  42-44
  4.3 宽高比对风机基础力学性能的影响与分析  44-54
    4.3.1 宽高比对风机基础抗倾覆的影响分析  44-46
    4.3.2 宽高比对风机基础抗沉降的影响分析  46-49
    4.3.3 宽高比对风机基础承载力的影响分析  49-51
    4.3.4 宽高比对风机基础抗滑移的影响分析  51-52
    4.3.5 宽高比对风机基础抗脱开的影响分析  52-54
  4.4 风机基础经济实用性分析  54-56
  4.5 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-64
致谢  64

风机扩展基础力学性能分析及结构优化探究

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