【摘要】：通過對空間離散點風(fēng)的特性進(jìn)行分析，利用風(fēng)模擬器得到較為真實的三維風(fēng)模型。通過參數(shù)建模方法獲得1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片模型，對其加載輪轂高度風(fēng)模型并計算載荷�？紤]到風(fēng)力機(jī)運行工況范圍較廣，選取典型風(fēng)況進(jìn)行載荷計算。總結(jié)分析了葉片各截面及葉根各方向的載荷分布及規(guī)律，以風(fēng)場試驗數(shù)據(jù)對比驗證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。由此得出葉根處承載較大，易發(fā)生葉根斷裂失效，這與現(xiàn)場的統(tǒng)計數(shù)據(jù)是一致的。因此，對葉根處聯(lián)接失效成因進(jìn)行深入研究，并在此基礎(chǔ)上，對原聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)螺栓進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計并利用有限元分析方法驗證其可行性。主要包括：風(fēng)文件的生成、風(fēng)模型的建立、三維風(fēng)的模擬，葉片載荷的計算及載荷分布研究，葉根載荷特性研究，以試驗數(shù)據(jù)對比驗證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性；現(xiàn)場葉根聯(lián)接斷裂失效分析，設(shè)計小錐度螺紋，驗證新型螺栓。 根據(jù)三維風(fēng)模擬理論。利用TurbSim對高度為80m/s，平均風(fēng)速為11.5m/s的湍流風(fēng)進(jìn)行模擬，并生成風(fēng)文件。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行了坐標(biāo)系的確定，并對風(fēng)力機(jī)葉片載荷的來源進(jìn)行了分類，對風(fēng)力機(jī)的主要載荷進(jìn)行了確定�；贐lade軟件，輸入仿真風(fēng)文件進(jìn)行葉片載荷的仿真模擬計算，并對正常風(fēng)況和極端風(fēng)況輸出載荷譜對葉片及葉根的載荷特性進(jìn)行分析。 對葉片強(qiáng)度試驗方案作了簡單的闡述，對各工況應(yīng)變測試點布置及載荷的加載方法進(jìn)行了說明，各工況試驗數(shù)據(jù)與通過Bladed軟件算得的理論值進(jìn)行對比分析，以驗證軟件算得的準(zhǔn)確性、可靠性。 基于葉根載荷的復(fù)雜性，且葉根螺栓連接在實際運行過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重失效，對1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉根聯(lián)接的螺栓的失效類型進(jìn)行分類，通過對葉片葉根螺栓作斷裂螺栓特征分析及斷口信息分析研究，在理解螺栓失效的原因的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了一款小錐度新型的高強(qiáng)度螺栓，以達(dá)到降低螺紋嚙合第一扣螺紋根部的應(yīng)力集中，提高葉根聯(lián)接的可靠性。 最后，將設(shè)計的新型螺栓與原有的螺栓進(jìn)行有限元分析對比，驗證新型螺栓的合理性、可靠性。
【圖文】：

圖 1-2 葉根螺栓聯(lián)接 圖 1-3 葉根螺栓斷裂單就螺栓聯(lián)接技術(shù)而言是一門成熟的技術(shù)，但對應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這一典型的疲勞機(jī)的螺栓聯(lián)接分析研究目前還比較少。同濟(jì)大學(xué)馬人樂等[9]人對塔筒反向平衡法蘭的螺栓聯(lián)接進(jìn)行了有限元分析，該分析考慮了彎矩載荷對螺栓的影響，高強(qiáng)度螺栓施工使用的是液壓張拉器張拉反向平衡法蘭的螺栓，螺栓預(yù)緊力施加比較準(zhǔn)確，螺栓承載設(shè)計的可靠性較高。重慶大學(xué)何玉林等[10]人對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂和葉片軸承連聯(lián)接螺栓進(jìn)行了有限元分析，該分析僅在較少工況下對螺栓、輪轂和軸承所受應(yīng)力進(jìn)行了分析。李軍等人[11]對風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭螺栓連接組，在機(jī)組啟動、正常運行和極端湍流風(fēng)等三種工況下進(jìn)行了接觸有限元分析，，并且得到了每個高強(qiáng)度螺栓的最大應(yīng)力值。一般情況下，螺栓的強(qiáng)度是由受拉螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度決定的，螺栓的強(qiáng)度主要包括了靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。為了保證螺栓聯(lián)接既不會在最大載荷下發(fā)生靜強(qiáng)度斷裂，也不會在循環(huán)載荷下發(fā)生疲勞破壞，就必須對螺栓聯(lián)接進(jìn)行靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度校核。鄭永利等人[12]在考

圖 1-2 葉根螺栓聯(lián)接 圖 1-3 葉根螺栓斷裂單就螺栓聯(lián)接技術(shù)而言是一門成熟的技術(shù)，但對應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組這一典型的疲勞機(jī)的螺栓聯(lián)接分析研究目前還比較少。同濟(jì)大學(xué)馬人樂等[9]人對塔筒反向平衡法蘭的螺栓聯(lián)接進(jìn)行了有限元分析，該分析考慮了彎矩載荷對螺栓的影響，高強(qiáng)度螺栓施工使用的是液壓張拉器張拉反向平衡法蘭的螺栓，螺栓預(yù)緊力施加比較準(zhǔn)確，螺栓承載設(shè)計的可靠性較高。重慶大學(xué)何玉林等[10]人對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂和葉片軸承連聯(lián)接螺栓進(jìn)行了有限元分析，該分析僅在較少工況下對螺栓、輪轂和軸承所受應(yīng)力進(jìn)行了分析。李軍等人[11]對風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭螺栓連接組，在機(jī)組啟動、正常運行和極端湍流風(fēng)等三種工況下進(jìn)行了接觸有限元分析，并且得到了每個高強(qiáng)度螺栓的最大應(yīng)力值。一般情況下，螺栓的強(qiáng)度是由受拉螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度決定的，螺栓的強(qiáng)度主要包括了靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。為了保證螺栓聯(lián)接既不會在最大載荷下發(fā)生靜強(qiáng)度斷裂，也不會在循環(huán)載荷下發(fā)生疲勞破壞，就必須對螺栓聯(lián)接進(jìn)行靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度校核。鄭永利等人[12]在考
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH131.3

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2578405