风电机组永磁发电机温度场疲劳仿真研究

针对MW风电机组永磁发电机温度场疲劳计算问题进行研究,通过预埋在发电机绕组附近的温度传感器采集温度获得温度场疲劳载荷;分析确认发电机定子结构的材料力学性能、几何结构、应力与温度载荷满足线性关系;提出一种发电机母材及焊缝温度场疲劳计算的新方法;运用子模型技术及热点应力法对新方法的计算结果进行对比验证。研究结果表明,这种新方法满足发电机温度场疲劳计算的工程需求。

D-H坐标系下两栖机器鱼正向运动学分析

应用机器人运动学求解常用方法—D-H法,以自行研制的两栖机器鱼为研究对象,在对机器鱼摆动运动模型简化处理的基础上,建立了机器鱼的机构简图及各个关节坐标参考系,并借助matlab软件求解矩阵,进行典型的正向运动学分析。推导出尾鳍的运动方程,借鉴此方法可以依次求得机器鱼各个关节的位移方程,速度方程,加速度方程。这种方法简化了解析计算,加快了迭代速度;为机器鱼的检验,校准提供依据及为机器鱼做运动仿真提供了运动参考。

机器鱼箱体密封设计及有限元分析

机器鱼由3个箱体组成,它在液体环境中做往复摆动时,箱体良好的密封性是保证其完成工作的首要条件。通过对O形橡胶圈的密封设计原理的分析,设计一种适用于机器鱼箱体静密封结构,并通过有限元分析验证了其合理性。结果表明:设计的橡胶圈具有良好的变形,与端盖及箱体有足够的接触面积;橡胶圈和沟槽及端盖接触部分接触压力分布相对比较均匀,能够达到密封效果。

基于SolidWorks与ANSYS的机器鱼壳体有限元分析

本文对机器鱼壳体进行三维建模,并用有限元结构性能分析的方法模拟并获取了机器鱼壳体在不同水深的应力分布数据,得到了壳体在不同水深下的变形结果,从而计算出壳体满足强度要求的最大水深,为进一步探讨机器鱼的结构强度和优化设计提供了支撑。

基于Fluent的仿生机器鱼胸鳍摆动模型仿真分析

为研究胸鳍攻角对仿生机器鱼升潜运动的影响,制定机器鱼升潜运动控制规则,分析了升力产生的机制和影响因素,建立了机器鱼胸鳍摆动数学模型,根据机器鱼胸鳍几何模型,应用Gambit建立了机器鱼胸鳍二维网格模型,应用Fluent仿真,分析了不同攻角下机器鱼升力阻力差,确定胸鳍在来流速度为0.5 m/s的水动力环境下做周期摆动时的最佳攻角为20°左右。

机器鱼壳体三维建模及有限元分析

本文介绍了机器鱼壳体的一种建模的思路与方法,并通过ANSYSY软件对壳体进行性能分析,模拟了其在不同水深处的应力分布状况,给出壳体满足强度要求的最大水深,为探讨机器鱼的下潜深度提供了一种方法。

多控制面机器鱼结构设计及尾鳍动力学数学模型构建

设计了多控制面仿生机器鱼结构,包括尾鳍、胸鳍、腹鳍、背鳍的联合推进。根据其结构特点,对机器鱼推进系统的各关节进行控制从而实现仿生机器鱼前进的平衡性,主要利用二维波动板理论和Lagrange方程建立了四关节仿生机器鱼尾鳍的动力学数学模型,该模型建立了仿生机器鱼各个运动参数之间的关系。

仿生机器鱼的尾部运动分析与控制

提出了一种自主避障的仿生机器鱼,给出仿生机器鱼的整体结构设计和尾部结构设计,并对仿生鱼的内部连接进行了描述.在仿生机器鱼的结构设计的基础上对仿生机器鱼的尾部运动进行了详细的分析.分析了仿生机器鱼在避障时尾部摆动与障碍物之间的关系.制定了鱼尾在避障过程中的摆动规则,从而使仿生鱼在避障时尾部不与障碍物有碰撞.通过仿真实验验证了其有效性.

基于ADAMS的多鳍机器鱼驱动部件协调运动仿真分析

为制定多鳍机器鱼各驱动部件的运动控制规则,提高机器鱼行进速度,应用ADAMS建立多鳍机器鱼运动学仿真模型,分析机器鱼尾部摆动角度、摆动频率对机器鱼行进速度的影响规律,确定了尾部最佳摆动频率为1.2 Hz;分析机器鱼胸鳍、背鳍、腹鳍及尾部的相对运动方向对机器鱼行进速度的影响规律,确定了机器鱼各驱动部件间的协调运动规则。

MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度分析

针对MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度设计问题,运用有限元软件ANSYS建立轮毂与主轴连接螺栓仿真模型;通过对轮毂与主轴连接螺栓的受力分析、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范,分别利用有限元方法和工程计算,对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓强度和滑移面剪切力满足设计要求。该研究为风机轮毂与主轴连接螺栓强度校核提供了参考。

MW级风力发电机塔顶法兰有限元计算

对MW级风力发电机塔筒顶法兰的强度设计问题进行研究,运用有限元分析软件ANSYS,建立塔顶法兰连接系统有限元模型;基于GL规范,分别利用子模型技术及工况叠加的计算方法,针对极限工况进行了塔顶法兰及焊缝的极限强度校核。研究结果表明,其危险位置与工程实际吻合,说明该分析方法的实用性,同时也为风力发电机塔顶法兰的强度校核提供了一种新方法。

MW级风力发电机塔筒门框优化设计

针对MW级风力发电机塔筒门框的设计问题进行研究,运用有限元分析软件Workbench建立塔筒底段有限元参数化模型;通过响应面分析,研究了门框几何尺寸对其等效应力的影响,基于危险工况确定了门框设计方案;基于EN1993-1-6和IIW规范,分别利用工程分析和有限元方法,针对塔筒门框进行了稳定性分析以及疲劳强度校核。研究结果表明,优化后的门框方案满足设计要求,说明该设计方案具有工程实用价值,同时也为塔筒门框的结构设计提供了一种新方法。

MW级风力发电机变桨轴承起吊设备有限元分析

针对MW级风力发电机变桨轴承起吊设备的强度设计问题进行研究,运用有限元分析软件ANSYS建立变桨轴承起吊系统有限元模型;基于IIW规范,针对极限工况,分别利用线性插值计算和MPC模拟螺栓的方法进行了板、焊缝以及螺栓的强度校核。研究结果表明,危险位置与工程实际吻合,证明了该分析方法的实用性,同时也为起吊设备的结构设计和强度校核提供了一种新方法。

基于响应面法的风机塔筒门框多目标优化研究

针对大型风力发电机组塔筒门框极限工况下等效应力过大以及造价昂贵的问题,以某大型风力发电机组塔筒门框为例,利用ANSYS workbench软件建立了包含门框的塔筒底段有限元参数化模型。采用中心复合实验设计方法(CCD)设计了响应面模型,通过响应面分析,研究了门框尺寸变化对其所受等效应力的影响;同时基于响应面分析结果,采用Shifted Hammersley方法抽取了优化样本的初始种群,采用遗传算法对门框进行了多目标优化。研究结果表明:经过优化,门框的最大等效应力降低26.69%,同时质量减少73.82%。

MW级风电机组偏航轴承连接螺栓的强度计算

以一个2 MW风电机组偏航轴承连接螺栓为分析对象,对其进行了极限、疲劳、滑移强度计算。首先基于极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数;然后利用ANSYS得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线;根据该曲线将载荷-时间谱转化为应力-时间谱,利用雨流统计和P-M准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数;最后对螺栓的滑移强度进行了计算。计算结果表明,偏航轴承连接螺栓的极限、疲劳和滑移强度满足设计要求。该方法为螺栓的结构设计与优化提供了一种实用的手段。

MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析

针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件ANSYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法。计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核。

基于ANSYS的MW级风电机组运输支架强度计算

针对某2 MW风电机组运输支架的强度安全问题,对运输支架的板和焊缝进行了运输和试验台试验2种工况下的强度计算研究。以ANSYS为平台建立了包含风电机组和运输支架的完整有限元模型,基于APDL语言和GL规范定义了运输和试验台试验2种工况,首先通过排除焊趾奇点应力的方法得到了运输支架板的极限安全系数;之后利用国际焊接协会规范对运输支架的焊趾应力进行了插值计算,得到了焊缝的极限安全系数。研究结果表明,运输支架的板和焊缝强度安全系数均大于1,满足设计使用要求,该方法可为运输支架的结构设计和优化提供了一种实用的手段。

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。

MW级风电机组的后机架结构计算及优化

以某2 MW风电机组后机架为分析对象,利用ANSYS和FESAFE对后机架的板和焊缝进行极限和疲劳强度计算,计算过程中充分利用了总体模型载荷路径完整和子模型结构细节较多的优点,得到了板和焊缝的极限和疲劳安全系数,并依据安全系数分布对后机架进行了结构优化,优化后的结果表明,后机架的极限和疲劳强度满足设计要求,该方法可为后机架的结构设计和优化提供一种实用的手段。

风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。