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年10月17日，北京國際風(fēng)能暨展覽會—風(fēng)電技術(shù)論壇。國電聯(lián)合動力的張東燦工程師給大家?guī)黻P(guān)于海上風(fēng)機葉片根部強度分析的報告。以下是全文：
張東燦：各位觀眾大家上午好!我是國電聯(lián)合動力的張東燦，我的演講題目是“大型海上風(fēng)機葉片根部強度分析報告”。研究背景是由于近年來海上風(fēng)機發(fā)展比較迅猛，2012年全球海上風(fēng)機裝機量達到1131MW歐洲2012年新的海上風(fēng)機項目主要在英國、德國和比利時，2012年還在建設(shè)的海上風(fēng)機項目分布在丹麥、德國、瑞典、美國、中國、日本和韓國，總?cè)萘砍^了4000MW。中國海上風(fēng)機發(fā)展，2012年中國海上風(fēng)機新增裝機量46臺，容量達到127MW，潮間帶裝機量為113MW，中國海上風(fēng)電發(fā)展方面的主要成該集中在江蘇和東潮間帶1期50MW，增容項目和東潮間帶50MW實驗增容項目。(表)表中可以看到目前2012年中國海上風(fēng)電項目的情況，江蘇響水和如東和上海東海大橋二期。
研究內(nèi)容：主要從三個方面簡單介紹一下：一個是葉片根部有元模型建立二是葉根螺栓靜強度分析三是葉根疲勞分析 背景：國內(nèi)聯(lián)合動力是6趙宛風(fēng)機，葉片采用負(fù)荷材料制造，葉片根部是呈規(guī)則的圓筒狀，通過T型螺栓將其固定于輪轂上，T型螺栓對葉片來講作用非常大，它決定了葉片連接強度和使用壽命。
圖)這兩個圖是展示了葉片根部的有限元模型，由于有限元模型以及它的載荷和邊際條件具有對稱性，所以為了減少建模的工作量，縮短計算時間，所以采取一半的有限元設(shè)計，采用的是APDL，好處是計算過程中便于修改模型的尺寸，因為我們選用的葉根螺栓直徑不一定是同時滿足葉根連接的靜強度，也就是極限強度和疲勞強度兩方面的要求，所以計算過程中我們需要反復(fù)的修改螺栓的尺寸，通過APDL建立的模型便于快速的修改螺栓尺寸的大小，可以大大的減少工作量。
這個圖是葉片有限元模型加載和邊界條件，下面是輪轂的假體，堆積面是防止它進行平面移動，約束點是在葉根葉片建立一個質(zhì)量點，通過RB3和葉片相連接。因為靜強分析過程中有兩個主要的工作載荷部位，第一個是加預(yù)緊力，采用第一主用力，大概是500多兆帕，因為連接的螺栓主要承接的是拉力，我們關(guān)注第一主用力大概是520多兆帕。(圖)這個圖展示的是外在，加在最大的葉根處的扭矩，扭矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力結(jié)果是700多兆帕，這個螺栓受到的強度最大，如果這個螺栓滿足了，這可以說明這一組葉根螺栓它的強度是滿足要求的。
因為螺栓連接在里面承接了交變載荷作用，它主要問題就是疲勞破壞，疲勞強度保證在循環(huán)載荷情況下不會出現(xiàn)損壞。由于螺栓呈現(xiàn)非規(guī)律性變應(yīng)力的影響，所以要通過一定的專業(yè)軟件把它的載荷轉(zhuǎn)化為橫幅的疲勞載荷。通利用雨流統(tǒng)計法得到各個應(yīng)力幅對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，按照疲勞損傷累計假說，即Miner法則，進行計算?？梢缘玫揭粋€規(guī)律的變化，在應(yīng)力幅的變化值，最后得到的是一個應(yīng)力變化的趨勢圖。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，最終選擇的是S/N曲線DCN50。
結(jié)論：本文在ANSYS軟件中采用APDL進行參數(shù)化建立有限元模型，有限元模型在多個載荷步作用下，進行接觸非線性計算。通過有限元方法計算確定螺栓應(yīng)力范圍及最大應(yīng)力值，最大應(yīng)力值有754兆帕，螺栓要求應(yīng)力是850兆帕，它的靜強度是滿足靜里要求的。利用線性累計損傷方法，計算得出最大損傷小于1，疲勞強度滿足設(shè)計要求，該研究為葉片根端連接的設(shè)計。
謝謝大家!