綠色能源在國家安全與發(fā)展中的地位日益提升,風力發(fā)電機已經成為當下社會關注的焦點。風力機所處工作環(huán)境惡劣,受到來自各個方向的隨機風荷載,其外形特征以及荷載特性決定了疲勞破壞是其主要的破壞形式,風力機各主要部件的疲勞壽命影響風力機的整體壽命,因此對風力機各主要部件進行響應以及疲勞分析具有重要意義。本文介紹了平均風和脈動風的概念以及相關特性,研究風對結構的作用,建立了1.5MW水平軸風力機葉片、塔架、輪轂的有限元模型,模擬得到脈動風速時程,利用風速風壓關系得到風壓時程,數值計算得到風力機各部件在風荷載下的應力、位移響應,對風力機的疲勞壽命進行估計,主要工作如下:1.建立了風力機葉片運行至不同位置的有限元模型,根據Betz理論得到風力機所受等效靜力風荷載,考慮重力荷載和轉動角速度的作用,選取葉片運行至位置1計算其在三種不同荷載情況下的響應,并對結果進行分析。2.考慮風荷載、重力荷載和轉動角速度影響的情況,加載至葉片三種不同位置,利用ANSYS的靜力分析功能計算三種不同位置處的應力和位移,并對結果進行對比。3.采用線性濾波法模擬脈動風荷載,確定葉片的熱點位置,根據風速風壓轉換關系得到風壓時程,用... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 風力機的發(fā)展及類型
    1.3 國內外風力機研究現(xiàn)狀
        1.3.1 風力機結構風振響應
        1.3.2 風力機結構疲勞壽命研究
    1.4 本文的主要工作
第2章 風荷載特性
    2.1 引言
    2.2 平均風荷載
        2.2.1 基本風壓
        2.2.2 風剖面
        2.2.3 風速和風壓的關系
    2.3 脈動風荷載
        2.3.1 湍流強度和湍流積分尺度
        2.3.2 風譜
        2.3.3 脈動風的空間相關函數
    2.4 風荷載對結構的作用
        2.4.1 順風向風振響應
        2.4.2 結構的風振響應
    2.5 本章小結
第3章 風力機葉片風荷載下的擬靜力響應
    3.1 引言
    3.2 風力機葉片的有限元模型
    3.3 葉片等效靜力風荷載的計算
        3.3.1 風力機葉片的等效風荷載
        3.3.2 風力機葉片三種加載情況
        3.3.3 風力機葉片等效風荷載的計算
    3.4 風力機葉片等效靜力風荷載下的響應
        3.4.1 三種加載情況的對比
        3.4.2 三種運行位置處結構的響應
    3.5 本章小結
第4章 風力機葉片的風振響應
    4.1 引言
    4.2 順風向風荷載
    4.3 脈動風壓的模擬
        4.3.1 線性濾波法
        4.3.2 風力機葉片風速時程模擬
        4.3.3 脈動風壓時程模擬
    4.4 風力機葉片風振響應動力時程分析
        4.4.1 動力時程分析理論
        4.4.2 風力機葉片脈動風荷載下的動力響應
            4.4.2.1 葉片熱點部位的確定
            4.4.2.2 風力機葉片動力響應分析
    4.5 本章小結
第5章 風力機主要部件疲勞分析
    5.1 疲勞累積損傷理論
        5.1.1 線性疲勞累積損傷理論
    5.2 疲勞性能曲線
    5.3 風速分布
        5.3.1 風速分布模型
        5.3.2 估算參數C和K的方法
        5.3.3 風力機葉片疲勞壽命估算
        5.3.4 風力機塔架疲勞壽命估算
        5.3.5 風力機輪轂疲勞壽命估算
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力機主軸載荷計算及疲勞壽命研究[J]. 薩仁高娃,熊曉燕.  中國農機化學報. 2015(02)
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[3]水平軸風力機等效靜力風荷載下的響應分析[J]. 王博,宋曦.  甘肅科學學報. 2014(04)
[4]風波聯(lián)合作用下5MW海上風力機的疲勞載荷特性分析[J]. 安利強,孫少華,周邢銀.  可再生能源. 2014(07)
[5]基于連續(xù)型風速風向聯(lián)合概率分布的風致結構疲勞分析方法研究[J]. 林濤濤,陳雋,李想,張曉琴.  振動與沖擊. 2014(12)
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[7]兆瓦級風力發(fā)電機葉片載荷計算[J]. 莊恒東,黃輝秀,徐陽.  玻璃鋼/復合材料. 2014(05)
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碩士論文
[1]風力機葉片疲勞壽命估算方法研究[D]. 張建華.吉林大學 2013
[2]海上風機支撐結構疲勞壽命分析方法研究[D]. 田茂金.大連理工大學 2013
[3]海上風機基礎在風浪作用下的動力分析與疲勞分析[D]. 夏露.大連理工大學 2012
[4]水平軸風力機載荷的統(tǒng)計分析與計算[D]. 陳繼傳.華北電力大學 2011



本文編號：3154942