以海上風(fēng)電機(jī)組塔架為研究對象,綜合采用有限元法、熱點(diǎn)應(yīng)力法和臨界平面法,對其門洞焊縫的疲勞損傷進(jìn)行了分析計(jì)算,比較了有限元法和熱點(diǎn)應(yīng)力法計(jì)算結(jié)果的差異性。在此基礎(chǔ)上研究了門洞長度與寬度、門框徑向定位尺寸及門洞段壁厚等結(jié)構(gòu)參數(shù)對其焊縫疲勞壽命的影響規(guī)律,并提出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,研究結(jié)果可為風(fēng)電塔架門洞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(S2)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

門洞主要結(jié)構(gòu)參數(shù)1塔架門洞分析有限元模型

件中進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算精度，將網(wǎng)格加密至原網(wǎng)格密度的3倍重新計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖3所示。由計(jì)算結(jié)果可知，網(wǎng)格加密前和加密后門洞最大等效應(yīng)力分別為274MPa、282MPa，應(yīng)力偏差小于5%，計(jì)算結(jié)果收斂，說明該有限元模型計(jì)算精度較高。2門洞焊縫疲勞壽命分析考慮到塔架門洞焊縫受力的多軸性，在計(jì)算疲勞壽命之前，需要對塔架進(jìn)行6個自由度方向上的單位載荷計(jì)算，作為多軸疲勞壽命預(yù)估的靜力學(xué)輸入條件，用于疲勞計(jì)算的海上風(fēng)電機(jī)組載荷時(shí)序文件由Bladeda)門洞焊縫位置網(wǎng)格劃分b)門洞部位局部網(wǎng)格c)邊界條件圖2門洞段塔架有限元模型a)網(wǎng)格加密前b)網(wǎng)格加密后圖3塔架門洞處的等效應(yīng)力云圖

蘭中心位置建立MASS21單元，并采用RBE2剛性單元將MASS21單元和頂部法蘭端面節(jié)點(diǎn)的自由度耦合起來，建立剛性區(qū)域，用于施加該段塔架頂部法蘭截面處的載荷，門洞段塔架邊界條件如圖2c)所示。塔架材料為Q355，彈性模量為2.06×105MPa，泊松比為0.3，密度為7850kgm-3。對圖2所示的有限元模型，在塔架頂部的MASS21節(jié)點(diǎn)上施加某極限工況載荷，基于線彈性理論在ANSYS軟件中進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算精度，將網(wǎng)格加密至原網(wǎng)格密度的3倍重新計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖3所示。由計(jì)算結(jié)果可知，網(wǎng)格加密前和加密后門洞最大等效應(yīng)力分別為274MPa、282MPa，應(yīng)力偏差小于5%，計(jì)算結(jié)果收斂，說明該有限元模型計(jì)算精度較高。2門洞焊縫疲勞壽命分析考慮到塔架門洞焊縫受力的多軸性，在計(jì)算疲勞壽命之前，需要對塔架進(jìn)行6個自由度方向上的單位載荷計(jì)算，作為多軸疲勞壽命預(yù)估的靜力學(xué)輸入條件，用于疲勞計(jì)算的海上風(fēng)電機(jī)組載荷時(shí)序文件由Bladeda)門洞焊縫位置網(wǎng)格劃分b)門洞部位局部網(wǎng)格c)邊界條件圖2門洞段塔架有限元模型a)網(wǎng)格加密前b)網(wǎng)格加密后圖3塔架門洞處的等效應(yīng)力云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于熱點(diǎn)應(yīng)力法的焊接結(jié)構(gòu)疲勞評估[J]. 王文靜,白錦儀,劉偉.  北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]基于多種方法的機(jī)車焊接結(jié)構(gòu)疲勞分析[J]. 劉斌,張開林,劉旭,王秋實(shí).  鐵道機(jī)車與動車. 2016(09)
[3]熱點(diǎn)應(yīng)力法評定焊接接頭疲勞強(qiáng)度的影響因素[J]. 彭凡,姚云建,顧勇軍.  焊接學(xué)報(bào). 2010(07)



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