基于分段线性均值修正的风电叶片疲劳寿命计算方法

随着风电机组的大型化,疲劳强度设计成为大型风电叶片设计中的最为关键因素之一。目前风电叶片疲劳寿命的计算方法主要采用传统的简化算法,该方法存在诸多的简化与假设,并不能很好地预测风电叶片实际的疲劳损伤,所以需要一种更为合理的疲劳寿命计算方式。本文根据IEC 61400-5中提出的分段线性均值修正的方法,基于Goodman线性均值修正理论,结合多条已知的疲劳S-N曲线,提出了一种适合大型风电叶片疲劳寿命的计算方法。以目前应用较为广泛的玻纤拉挤板作为分析对象,对比分析了线性均值修正与分段线性均值修正两种方法的差异,最后通过对风电叶片实际疲劳试验损伤的分析以及大型风电叶片主梁疲劳强度的分析,得出如下结论:(1)玻纤拉挤板的疲劳性能并不是线性变化,基于单一S-N曲线的线性预测结果与测试结果存在较大误差,玻纤拉挤板更适合采用基于多条S-N曲线的分段线性CLD模型来描述其疲劳性能的变化,且分段线性均值修正疲劳寿命计算方法能更好地预测试验叶片实际疲劳损伤;(2)叶片设计中更应该关注PS侧主梁的疲劳强度,建议采用基于多条疲劳S-N曲线的分段线性均值修正疲劳寿命计算方法对大型风电叶片的疲劳强度进行计算,提高叶片疲劳设计的可靠性。

满水工况下三鞍座卧式容器临界长径比的研究

卧式容器筒体长径比对鞍座个数的设置有显著的影响,为了确定鞍式支撑卧式容器双鞍座与三鞍座支座设计的临界长径比,本文采用有限元法,对满水工况下不同长径比的双鞍座与三鞍座卧式容器筒体中危险截面的Tresca当量应力、周向应力和轴向应力进行分析,并基于各应力判据和不同厚度模型筒体中的Tresca当量应力、局部膜应力和轴向压应力曲线的交点确定了不同厚度卧式容器三鞍座设置的合适长径比。研究结果表明,筒体厚度较薄时,三鞍座卧式容器临界长径比可取L/D=12;筒体厚度较厚时临界长径比趋于L/D=10。

三鞍座卧式容器鞍座许用沉降量研究

随着卧式容器的大型化发展,三鞍座卧式容器得以广泛应用。论文基于NB/T 47042-2014标准及轴向弯矩极限值给出了鞍座许用沉降量[e_1]、[e_2],在此基础上采用ANSYS软件建立了含不同沉降的三鞍座卧式容器有限元分析模型,考察了鞍座沉降量对筒体鞍座连接处最大应力的影响。研究结果表明:正向沉降量对筒体应力影响大于负向沉降量,基于轴向弯矩极限值得到的许用沉降量[e_2]对筒体最大应力影响过于显著;结合标准的许用沉降量[e_1],考虑正负沉降量对筒体最大应力影响的差异,给出了较为合理的鞍座许用沉降量值。

金属结构螺栓连接件载荷作用下的变形分析

本文主要研究了金属结构螺栓连接件在复杂工况下的受力状态,对比分析了实体单元模型与常用工程简化模型之间的受力特点,结合螺栓紧固件的力学特性,提出使用GAP单元简化模型对螺栓紧固结构进行简化分析。分析结果表明,刚性梁单元简化模型忽略了连接件之间的相互作用,其简化结果存在较大的误差,螺栓连接件的变形与载荷的矢量并无关系,GAP单元简化模型能合理的模拟连接件之间的弹性接触行为,与实体单元的分析结果最为接近,适合用于大型金属结构螺栓紧固结构的工程简化分析。