风力机塔架结构分析及优化研究

发布时间：2020-12-16 02:10

　　20世纪90年代以来,全球可再生能源行业发展不断加速,风能凭借其清洁环保,取之不尽、用之不竭的特点备受各国关注。风力机的功率不断增大,分布范围更加广泛,运行环境也愈发恶劣。诸多因素导致大型风力机将无可避免地面临严峻的经济性和安全性的挑战,而塔架失稳已成为威胁现代风力发电系统安全稳定运行的主要因素。本文以国家自然科学基金项目“河西地区风况下风力机叶片的刚柔耦合颤振动力学问题研究”（No.51565028）为支撑,以2MW风力机锥筒形钢塔为研究对象,利用有限元方法求解塔架的静强度、自振特性及屈曲稳定性。在此基础上,对塔架进行试验分析并建立塔架结构优化近似模型。针对塔架成本高,塔顶位移过大和门洞集中应力问题,对塔架整体和门洞进行二次优化。具体内容安排如下:（1）塔架静强度与刚度校核。计算三种工况（DLC1.3、DLC3.2和DLC6.1）下塔架所受的载荷。建立塔架的有限元模型,参照IEC 61400-6 ED1标准以及工程经验,校核不同工况下塔架的静强度与刚度。结果得到在工况DLC1.3和DLC3.2下,塔架的强度和刚度均满足规范要求。而在工况DLC6.1下,塔架强度满足要求,但塔顶位移为6... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

塔架事故

硕士学位论文13风力机塔架通常为变截面结构，截面的抗弯截面模量随塔架高度变化，其刚度并非为一常数，根据材料力学中的莫尔积分可计算塔架顶端的挠度f，即：00hyyM(x)M(x)fdxEI(x)(2.13)式(2.13)中，My(x)为塔架所受所有外载荷在距其顶端x处任意截面上产生的弯矩；M0(x)为塔架顶端所受单位横向力P对距其顶端x处任意截面上产生的弯矩；E为塔架材料Q345D的弹性模量；Iy(x)为距塔架顶端x处的截面惯性矩；h为塔高。现行塔架规范中并未明确塔架的许用挠度，根据工程经验，为确保风力机组安全运行，塔架的许用挠度应在塔架总高度的0.5%～0.8%[48]。fMoPxyxhyq图2.5塔架刚度模型2.3.3塔架静强度与刚度的有限元计算分别将求得的三种极限工况下的载荷，以均布力与力矩的形式施加于塔架顶部截面，考虑塔架重力加速度与风轮质量，塔架视为刚性塔架底部全约束，图2.6为工况DLC6.1下的塔架受力示意图。图2.6塔架受力示意图

工况1.3作用下塔架的应力和位移


本文编号：2919324