大型风力机塔筒焊缝强度分析及结构优化

发布时间：2020-10-26 10:40

　　 大型风力机塔筒作为风电机组的重要基础部件,其焊接部分的疲劳性能直接影响着风电机组的安全可靠运行。为此,以某2.0兆瓦级圆锥形风力机塔筒为研究对象,对塔筒结构的焊接部分进行极限强度、疲劳寿命分析。对采用钢板卷制而成后进行内外焊接的塔筒结构纵焊缝,基于考虑塔筒锥角DIN18800-4截面应力的计算方法,综合运用工程算法和疲劳仿真软件,根据GL2010规范要求,对塔筒结构纵焊缝进行了极限强度和疲劳强度分析,提供了一种分析塔筒结构纵焊缝静强度和疲劳强度有效方法。对塔筒门洞的T形焊缝,在建立塔筒门洞有限元模型的基础上,根据GL2010规范要求,综合运用有限元法和疲劳仿真软件,对塔筒门洞焊缝进行极限强度和疲劳强度分析,得到塔筒门洞结构最危险位置——门洞内壁焊趾处,并校核塔筒结构是否满足20年使用寿命的要求,提供一种分析塔筒门洞结构焊缝静强度和疲劳强度有效方法。在塔筒门洞结构焊缝疲劳性能分析的基础上,以塔筒壁厚、门框宽度、门框长度为变量,对塔筒门洞结构焊缝处的最大累积损伤值进行优化,得到了满足GL2010规范要求,优化后的塔筒门洞结构尺寸参数。针对大型风力机塔筒结构的不同焊接部分,提出了不同的对静强度和疲劳性能分析方法,通过具体的实例计算验证了该方法的可行性和有效性,对风力机塔筒结构的设计分析具有理论意义和工程实用价值。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TK83
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景、目的和意义
    1.2 大型风力机塔筒结构分析的国内外研究现状
    1.3 焊接结构疲劳性能的国内外研究现状
        1.3.1 焊接结构疲劳性能研究发展历程
        1.3.2 焊接结构疲劳性能研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 焊接结构疲劳强度理论
    2.1 焊接结构的疲劳及影响因素
        2.1.1 焊接结构的疲劳特征
        2.1.2 影响焊接结构疲劳断裂的主要因素
    2.2 焊接结构疲劳强度评定方法
        2.2.1 名义应力评定法
        2.2.2 结构应力评定法
        2.2.3 缺口应力评定法
        2.2.4 断裂力学评定法
    2.3 焊接结构疲劳强度分析
        2.3.1 疲劳载荷谱的编制
        2.3.2 疲劳载荷循环计数统计方法
        2.3.3 疲劳累积损伤理论
    2.4 本章小结
第三章 大型风力机塔筒纵焊缝强度分析
    3.1 研究对象
        3.1.1 塔筒底部坐标系
        3.1.2 塔筒结构材料
    3.2 塔筒结构截面应力计算方法
    3.3 塔筒结构纵焊缝强度分析
        3.3.1 塔筒纵焊缝极限强度分析
        3.3.2 塔筒纵焊缝疲劳强度分析
    3.4 本章小结
第四章 大型风力机塔筒门洞焊缝强度分析
    4.1 塔筒门洞结构有限元模型的建立
    4.2 塔筒门洞焊缝极限强度分析
        4.2.1 塔筒门洞极限载荷
        4.2.2 塔筒门洞极限工况分析结果
        4.2.3 基于热点应力法塔筒门洞焊缝极限强度分析
    4.3 塔筒门洞焊缝疲劳强度分析
    4.4 本章小结
第五章 大型风力机塔筒门洞结构参数优化
    5.1 不同门框宽度对塔筒疲劳性能的影响
    5.2 不同门框长度对塔筒疲劳性能的影响
    5.3 不同塔筒壁厚对塔筒疲劳性能的影响
    5.4 优化后塔筒门洞焊缝极限强度分析
    5.5 本章小结
结论
    总结
    展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
个人简介

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本文编号：2856889