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风力发电机组机舱罩强度4632299永利皇宫网址_首页欢迎您

发布于:2022-11-03 20:05
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      风电机组机舱罩为大型壳体结构,用于保护机舱内部机械和电气部件免受阳光、雨雪等外部自然环境的影响。由于机舱罩主要起保护作用,所承受载荷主要是自重和部分外部载荷,所以机舱罩通常采用轻型材料制成。近年来,随着现代工业技术的发展,复合材料凭借比重小、比强度大等良好的结构特性,在风电行业得到广泛应用,尤其适用于制造叶片、机舱罩和导流罩。
      复合材料由两种以上材料组合而成,其组合材料的选择十分广泛,具有良好的可设计性,它给工程设计提供了很大的自由度。但复合材料的不均匀性、各向异性和一定程度的不连续性等,使其结构的力学问题比均匀、连续和各向同性的材料要复杂得多,它在各种载荷作用下的力学响应问题也越来越多的受到关注。
      随着计算机辅助工程(CAE)技术的发展,采用有限元的方法对这些工程设计中遇到的力学问题进行数值仿真,以此作为设计工作的辅助手段,则能极大的提高工作效率。与试验相比,计算机仿真具有周期短、费用低、有可重复性及可以获得任意所需数据的优越性。本文应用ANSYS软件对某2MW机舱罩进行静态仿真模拟,并对螺栓连接进行4632299永利皇宫网址_首页欢迎您,从而保证结构的可靠性,减少了试验所需的大量费用,节省了研制时间,并带来一定的经济效益。
      在对机舱罩进行4632299永利皇宫网址时,根据GL规范中所规定的载荷及载荷系数的要求,考虑的载荷工况包括自重、风载及活载(雪载、点载、维护、防护)等,对于不同的载荷工况,有限元计算方法相同,所以本文仅以极限风载一种工况为例进行阐述。
      根据国际电工委员会2007年发布的《风力发电机组—第一部分安全要求》(IEC61400-1)标准,定义了4个不同的风力发电机组等级,等级越高,其对应的风速越低。
      根据安装场地及场地类型,此2MW机舱罩安装于III类风场,选取50年一遇的极限风速52.5m /s作为极限风载计算模型的极限风速。
      根据德国CGL认证标准,一般认为机舱罩受极限风载时,受风前端面和后端面极限风载利用系数分别为0.8和0.5,受风侧端面极限风载利用系数为0.6;根据动量定理和流体伯努利方程可知,极限风速条件下机舱罩单侧受极限风载的计算公式。
      根据GL规范第6.4.3节要求,机舱罩结构分析可忽略纤维间的失效分析,且机舱罩材料参数的确定由整体复合材料板的试验数据得到,所以其结构分析可采用均匀和连续的假定,使得求解的问题得到大大的简化。
      2MW机舱罩采用7mm的玻璃钢制成,对7mm的玻璃钢材料样板进行试验,得到玻璃钢整体材料特性。此2MW玻璃钢机舱罩采用真空灌注工艺制成,约长10.4m,宽4.2m,高4.4m。对机舱罩的整体静强度进行4632299永利皇宫网址_首页欢迎您时,为了便于建立有限元模型,根据有限元理论和结构力学,对机舱罩的几何模型作了如下简化处理。
      简化掉了机舱罩上的一些对机舱罩4632299永利皇宫网址影响不大的部分细节,仅取机舱壳体及加强板、加强筋及连接预埋钢板,将弹性支撑简化为3个方向的弹簧。
      机舱罩属大型壳体,为了更好的模拟其力学响应,将几何模型抽壳,采用壳单元进行仿真模拟。网格划分采用ANSYS WORKBENCH自带模块ANSYS MESHING进行化网,基本单元尺寸设置为40mm,单元类型采用shell81单元。


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