结构参数对风电塔架门洞焊缝强度的影响分析

发布时间：2021-09-04 20:49

　　以海上风电机组塔架为研究对象,综合采用有限元法、热点应力法和临界平面法,对其门洞焊缝的疲劳损伤进行了分析计算,比较了有限元法和热点应力法计算结果的差异性。在此基础上研究了门洞长度与宽度、门框径向定位尺寸及门洞段壁厚等结构参数对其焊缝疲劳寿命的影响规律,并提出了相应的结构优化方案,研究结果可为风电塔架门洞结构的优化设计提供理论依据。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S2)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

门洞主要结构参数1塔架门洞分析有限元模型

件中进行静强度分析。为检验模型计算精度，将网格加密至原网格密度的3倍重新计算，计算结果如图3所示。由计算结果可知，网格加密前和加密后门洞最大等效应力分别为274MPa、282MPa，应力偏差小于5%，计算结果收敛，说明该有限元模型计算精度较高。2门洞焊缝疲劳寿命分析考虑到塔架门洞焊缝受力的多轴性，在计算疲劳寿命之前，需要对塔架进行6个自由度方向上的单位载荷计算，作为多轴疲劳寿命预估的静力学输入条件，用于疲劳计算的海上风电机组载荷时序文件由Bladeda)门洞焊缝位置网格划分b)门洞部位局部网格c)边界条件图2门洞段塔架有限元模型a)网格加密前b)网格加密后图3塔架门洞处的等效应力云图

兰中心位置建立MASS21单元，并采用RBE2刚性单元将MASS21单元和顶部法兰端面节点的自由度耦合起来，建立刚性区域，用于施加该段塔架顶部法兰截面处的载荷，门洞段塔架边界条件如图2c)所示。塔架材料为Q355，弹性模量为2.06×105MPa，泊松比为0.3，密度为7850kgm-3。对图2所示的有限元模型，在塔架顶部的MASS21节点上施加某极限工况载荷，基于线弹性理论在ANSYS软件中进行静强度分析。为检验模型计算精度，将网格加密至原网格密度的3倍重新计算，计算结果如图3所示。由计算结果可知，网格加密前和加密后门洞最大等效应力分别为274MPa、282MPa，应力偏差小于5%，计算结果收敛，说明该有限元模型计算精度较高。2门洞焊缝疲劳寿命分析考虑到塔架门洞焊缝受力的多轴性，在计算疲劳寿命之前，需要对塔架进行6个自由度方向上的单位载荷计算，作为多轴疲劳寿命预估的静力学输入条件，用于疲劳计算的海上风电机组载荷时序文件由Bladeda)门洞焊缝位置网格划分b)门洞部位局部网格c)边界条件图2门洞段塔架有限元模型a)网格加密前b)网格加密后图3塔架门洞处的等效应力云图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热点应力法的焊接结构疲劳评估[J]. 王文静,白锦仪,刘伟.  北京交通大学学报. 2017(06)
[2]基于多种方法的机车焊接结构疲劳分析[J]. 刘斌,张开林,刘旭,王秋实.  铁道机车与动车. 2016(09)
[3]热点应力法评定焊接接头疲劳强度的影响因素[J]. 彭凡,姚云建,顾勇军.  焊接学报. 2010(07)



本文编号：3383984