本文關(guān)鍵詞：兆瓦級風機高強度螺栓微裂紋擴展分析與疲勞強度研究

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【摘要】：風能作為一種取之不盡,用之不竭的綠色能源,是未來的發(fā)展趨勢。但因高強度螺栓聯(lián)接失效而導致的多起風機倒塔事故引起了廣大科研工作者的重視,并為之提出提高高強度螺栓聯(lián)接可靠性以確保風機安全運轉(zhuǎn)的科研難題。為了研究高強度螺栓聯(lián)接失效的原因,本論文以某兆瓦級風機的高強度螺栓為例,開展高強度螺栓微裂紋擴展與疲勞強度的研究。 首先,建立了兆瓦級風機高強度螺栓聯(lián)接三維模型和有限元模型,基于不同預緊力條件下通過仿真分析得到含微裂紋兆瓦級風機高強度螺栓的應力分布及聯(lián)接件的受力情況,提出了可供參考的高強度螺栓預緊力取值范圍。其次,建立了高強度聯(lián)接螺栓裂紋擴展模型,按照不同裂紋深度對高強度聯(lián)接螺栓螺紋底端表面裂紋和螺紋頂端表面裂紋的擴展進行仿真分析。結(jié)果表明：高強度聯(lián)接螺栓最大應力位置與裂紋位置無關(guān),均出現(xiàn)在螺紋連接第1個螺紋處。在初始裂紋設(shè)置在第1個螺紋處時,由于高強度聯(lián)接螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)裂紋處產(chǎn)生應力集中、發(fā)生裂紋擴展現(xiàn)象,導致高強度聯(lián)接螺栓應力過大,嚴重影響聯(lián)接可靠性。最后,結(jié)合實際工作狀態(tài)中兆瓦級風機高強度螺栓承受不同的預緊力,對高強度螺栓進行了疲勞強度仿真分析,揭示了高強度螺栓預緊力和疲勞壽命的關(guān)系,為高強度螺栓預緊力的合理設(shè)計提供了很好的理論依據(jù),并采用實驗的方式對某兆瓦級高強螺栓進行受力測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)組裝工藝會導致實際施加到螺栓上的預緊力有很大的分散性,螺栓實際受力出現(xiàn)不能滿足設(shè)計要求的可能性,從而降低螺栓的使用壽命,影響機組安全。圖47幅,表13個,參考文獻63篇。
【關(guān)鍵詞】：兆瓦級風機 高強度螺栓 預緊力 微裂紋 擴展 疲勞強度
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH131.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景與研究意義9-10
• 1.2 高強度螺栓裂紋分析研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 高強度聯(lián)接螺栓疲勞研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 高強度聯(lián)接螺栓國外技術(shù)現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 高強度聯(lián)接螺栓國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀12-13
• 1.4 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)13-15
• 2 含微裂紋兆瓦級風機高強度螺栓聯(lián)接強度分析15-32
• 2.1 含微裂紋兆瓦級風機高強度螺栓聯(lián)接強度分析仿真模型15-23
• 2.1.1 擴展有限元理論15-18
• 2.1.2 兆瓦級風機偏航過程高強度螺栓聯(lián)接強度分析幾何模型18-19
• 2.1.3 兆瓦級風機偏航系統(tǒng)高強度螺栓聯(lián)接有限元模型19-23
• 2.2 含微裂紋兆瓦級風機高強度螺栓聯(lián)接強度仿真分析結(jié)果23-31
• 2.2.1 含微裂紋兆瓦級風機高強度螺栓聯(lián)接靜應力分析結(jié)果23-29
• 2.2.2 微裂紋螺栓連接件的強度分析29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 兆瓦級風機高強度螺栓螺紋表面微裂紋分析32-45
• 3.1 偏航齒圈高強度聯(lián)接螺栓螺紋表面裂紋分析仿真模型32-33
• 3.1.1 高強度螺栓螺紋表面裂紋分析幾何模型與有限元模型32-33
• 3.2 高強度螺栓螺紋表面微裂紋分析結(jié)果33-43
• 3.2.1 高強度螺栓螺紋底端表面裂紋仿真分析情況33-38
• 3.2.2 高強度螺栓螺紋頂端表面裂紋仿真分析情況38-43
• 3.3 螺栓表面微裂紋檢測結(jié)果分析43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 兆瓦級風機高強度螺栓的疲勞強度分析與實驗研究45-61
• 4.1 兆瓦級風機高強度螺栓疲勞計算理論45-47
• 4.1.1 疲勞計算理論45-46
• 4.1.2 高強度螺栓的S-N曲線設(shè)置46-47
• 4.2 不同預緊力下高強度螺栓的疲勞強度分析47-54
• 4.2.1 風機高強度螺栓疲勞強度計算模型與條件47-50
• 4.2.2 不同預緊力下高強度螺栓疲勞強度計算的實現(xiàn)50-54
• 4.3 實驗研究54-60
• 4.3.1 實驗原理55
• 4.3.2 測試系統(tǒng)構(gòu)成55-56
• 4.3.3 實驗步驟56-58
• 4.3.4 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 工作總結(jié)61
• 5.2 研究展望61-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀學位期間主要的研究成果目錄68-69
• 致謝69

【參考文獻】

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本文編號：1134992