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MW级风力发电机组主机架系统结构分析及优化设计

作　者: 何章涛
导　师: 何玉林
学　校: 重庆大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 风力发电机组主机架系统强度分析疲劳分析优化设计
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

风力发电机组主机架系统是结构和受载最复杂的承载部件之一,工程计算无法对其进行精确的强度和疲劳分析,必须借助有限元分析手段,本文着重研究了如何根据其结构和传递载荷特性对模型进行简化和等效处理,为主机架系统分析提供一个分析思路和方法,具有一定的指导意义。主机架系统承受复杂的交变动载荷,可能会发生共振和疲劳破坏,所以在静强度分析的基础上,必须对其进行模态和疲劳分析,论文重点研究了根据模态分析理论如何建立模态分析有限元模型及根据疲劳累积损伤理论如何结合软件来进行疲劳分析,具有一定的理论和工程实用价值。本文对风力发电机组主机架进行了优化设计,以便能够得到更优的结构及减轻重量,可以减少材料的使用和降低运输成本。论文主要研究内容如下:①主机架强度分析,着重分析主机架系统的结构和受载,根据主机架的结构和受载特点,对主机架系统进行简化建模,并对有限元模型进行验证,根据有限元分析结果对主机架进行强度评价。②主机架模态分析,根据模态分析的理论,建立模态分析有限元模型,按实际情况施加边界条件,得出较为准确的模态,跟风轮的激励频率进行比较,避免发生共振现象。③主机架连接螺栓的强度分析,为了得到较为准确的计算结果,建立有限元模型时采用子模型的方式建模,分别分析了主机架与主轴机座连接螺栓及主机架与偏航轴承连接螺栓的强度。④根据疲劳累积损伤理论并结合MSC.marc、MSC.Fatigue软件,对主机架和主机架连接螺栓的疲劳进行分析,得出了对主机架和主机架连接螺栓进行疲劳分析的一般方法和步骤。⑤主机架优化设计,采用拓扑优化技术对主机架进行了优化,实现了主机架结构优化和减重的目的,对主机架的优化设计做了探索性的研究,为主机架自主研发奠定一定的基础。

MW级风力发电机组主机架系统结构分析及优化设计

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