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        發電機組法蘭聯接螺栓的強度分析

        發布于:2016-01-19 21:33
        強度分析

              塔筒法蘭聯接處螺栓作為風力發電機組重要的聯接件,其聯接的可靠性決定著整個風力發電機組的整體可靠性,傳統螺栓聯接強度分析理論只對螺栓組聯接受軸向載荷或受傾覆力矩的情況進行了簡單分析。實際上,螺栓聯接從聯接方式可分為:同心夾緊和偏心夾緊,即螺栓軸線與被聯接彈性體橫向對稱中心線是否一致。從加載方式可分為:同心加載和偏心加載,即外載荷作用線與螺栓軸線是否一致。國內對于偏心夾緊和偏心加載的情況尚未有相關的理論分析,針對傳統螺栓聯接理論分析的局限性,結合一種螺栓聯接標準—螺栓聯接理論,從新的角度對風力發電機組塔筒法蘭聯接處螺栓進行理論分析,并結合有限元分析進行螺栓接觸強度分析,為螺栓聯接設計提供新的理論依據。
              在Pro/E中建立幾何模型,重點分析法蘭聯接處螺栓,為模擬真實情況,上、下法蘭也截取了部分長度的塔筒壁,法蘭組件的幾何模型。在MSC.Mentat環境中建立法蘭螺栓聯接接觸有限元模型。模型均采用六面體單元劃分,為了體現關鍵部位對結果的影響,在法蘭圓角處進行網格適度加密,單元總數為58642模型包括上法蘭、下法蘭和136個螺栓及螺母。各部件所用材料均為低合金高強度結構鋼,彈性模量、泊松比為0.3。根據實際裝配關系建立接觸關系接觸分析中所用的載荷來自于企業提供的風力發電機組極限工況載荷數據。將分析過程分為預緊工況和工作工況兩種情況,預緊工況約束螺栓的X、Y向位移,并給136個螺栓施加預緊力工作工況中撤銷預緊力,鎖定螺栓長度。為了更好地模擬力的傳遞,在上塔筒頂端中心建立RBE3單元,將特定高度點載荷pointload均勻施加到塔筒壁上,施加載荷螺栓預緊后,各接觸面接觸良好,各零部件應力值均在屈服強度下,施加極限工況后,各接觸面間仍保持良好的接觸狀態,應力值稍有增加。有限元分析得到螺栓在僅施加預緊力和極限載荷后的應力云圖。在僅施加預緊力工況下,對螺栓施加10kN螺栓的預緊力,螺栓最大應力為675.2MPa,螺栓最大應力出現在螺栓螺紋聯接第一圈附近。施加極限工況后,螺栓最大應力為680.1MPa,最大應力也出現在螺栓螺紋聯接第一圈附近。


                                                                                          專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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