基于有限元法的风力发电机组塔架优化设计与分析

发布时间：2017-04-06 01:06

  本文关键词：基于有限元法的风力发电机组塔架优化设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着风力发电机的大型化，机组塔架的优化设计问题日益突出。为了降低成本，减轻重量，通常将塔架设计为柔塔。这就需要探讨新的设计方法、应用新的设计技术。本文以强度理论、结构动力学和非线性有限元为理论基础，，以塔架优化设计为目的，分别分析并研究了影响塔架设计的静强度、模态、稳定性、疲劳强度等关键因素；研究了这些因素在塔架优化设计中的作用和地位，提出了一种优化塔架基本结构尺寸的方法，并将优化结果与某定型机组的塔架比较，证明了该方法的正确性，为大型风力发电机组承载部件的分析和设计提供了科学可靠的依据。同时在国内首次将非线性有限元理论应用于塔架设计中的接触分析，更进一步拓展了有限元方法在风力发电机组设计中的应用范围。
【关键词】：风力发电机 塔架 有限单元法 优化设计 接触有限元
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM315
【目录】：

• 第一章 绪论9-18
• §1．1前言9-10
• §1．2风力发电机组技术发展现状概述10-12
• 1．2．1 国外技术现状10-11
• 1．2．2 国内技术现状11-12
• §1．3风力发电机组塔架的设计12-14
• 1．3．1 风力发电机组塔架概述12
• 1．3．2 风力发电机组塔架的设计12-13
• 1．3．3 塔架设计中的计算方法13-14
• §1．4有限元方法的应用14-16
• 1．4．1 有限元方法在现代机械设计中的应用14-15
• 1．4．2 有限元方法在塔架设计中的应刚现状15-16
• §1．5本论文的研究内容与完成的工作16-18
• 第二章 塔架的静强度与疲劳分析18-32
• §2．1塔架静强度与疲劳分析的意义18
• §2．2塔架有限元模型的建立18-20
• 2．2．1 塔架几何模型的生成18-19
• 2．2．2 单元选择及网格划分19-20
• 2．2．3 塔架材料属性及边界条件20
• §2．3塔架静强度分析实例20-27
• §2．4静强度分析结果讨论：27-29
• §2．5塔架的疲劳分析计算29-32
• 2．5．1 疲劳分析方法29-30
• 2．5．2 塔架的疲劳分析30-32
• 第三章 塔架的动力学分析32-43
• §3．1引言32
• §3．2动力学中的有限元方法32-34
• §3．3塔架模态分析34-43
• 3．3．1 模态分析数学模型建模34-36
• 3．3．2 塔架模态分析建模36-38
• 3．3．3 塔架模态分析结果及讨论38-43
• 第四章 塔架的稳定性分析43-51
• §4．1前言43
• §4．2塔架稳定性分析计算43-45
• 4．2．1 基本计算公式43-45
• 4．2．2 屈曲有限元分析基本原理45
• §4．3屈曲有限元分析实例45-51
• 4．3．1 有限元分析基本步骤45-47
• 4．3．2 塔架稳定性分析及结果讨论47-51
• 第五章 风力发电机组塔架的优化设计51-62
• §5．1优化设计概述51
• §5．2塔架结构优化设计的数学模型51-53
• 5．2．1 设计变量52
• 5．2．2 约束条件52
• 5．2．3 目标函数52-53
• 5．2．4 优化问题的数学模型53
• §5．3优化设计中的有限元方法53-54
• 5．3．1 优化问题中的有限元方法概述53-54
• 5．3．2 利用有限元法进行优化设计的步骤54
• §5．4塔架优化设计中的相关因素54-55
• §5．5塔架优化分析实例55-61
• 5．5．1 约束条件选择的讨论55-58
• 5．5．2 风力发电机组塔架的优化设计58-60
• 5．5．3 优化结果的校核60-61
• §5．6小结61-62
• 第六章 法兰连接的接触有限元分析62-78
• §6．1接触问题概述62-63
• §6．2机械零部件结合面接触强度的一般计算63-65
• §6．3接触有限元分析一般理论65-66
• 6．3．1 接触过程的非线性力学特点65
• 6．3．2 接触有限元一般算法65-66
• §6．4法兰接触分析的有限元方法66-67
• §6．5法兰连接接触有限元计算分析实例67-76
• 6．5．1 法兰接触有限元基本分析步骤67-69
• 6．5．2 塔架法兰的有限元模型模型69
• 6．5．3 设置接触单元和接触对69-70
• 6．5．4 施加边界条件70-73
• 6．5．5 塔架法兰接触有限元分析结果73-76
• §6．6结果讨论76-78
• 第七章 结论与展望78-80
• 附录80-81
• 参考文献：81-84

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本文编号：287987