基于有限元分析理论,利用MSC. Patran/ Nastr an 对某 MW级风力发电机组复合材料机舱罩的结构强度进行分析。通过比较多种壳单元特点确定以 shell 单元为机舱罩的建模单元。对特殊结构板的铺层方法进行了研究, 有孔板采取先补单元再铺层的方法,多曲率板采取更改铺层起始点或划分区域铺层的方法。对机舱罩有限元模型的边界约束和施加的载荷进行了研究, 并进行了静强度和模态分析。计算结果表明机舱罩不会发生分层破坏,固有频率远离激振频率,不会发生共振破坏。
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风力发电机组复合材料机舱罩的有限元分析.pdf
风是一种清洁能源, 我国大型风力发电机组的研制开始于20 世纪80 年代。目前国内风力发电技术主要集中在控制系统、结构分析和生产工艺等研究。国内的结构分析主要针对重要传动部件和承力部件, 如轮毂、主轴、机架及塔筒等部件。随着复合材料制造风机部件的技术不断革新, 许多新型材料的风机部件的结构强度开始受到工程上的关注, 尤其是叶片和机舱罩。基于上述研究背景,本文以某大型风力发电机为例,对复合材料机舱罩的静强度和模态进行了计算 分析。
风力发电机组机舱罩为大型壳体结构, 用于保护机舱内的机械和电气部件免受阳光、雨水、冰雪的影响。MW 级机舱罩长7~ 10m,宽3~ 4m, 高约4m,由
于尺寸庞大,无法整体成型制造,需将机舱罩分成多块 壳体单独成型。装机时, 待关键部件装在主机架上后,先将有挂件的壳体挂在主机架上, 再将其他壳体通过某种联接方式整合 , 本文所研究的机舱罩各壳体通 过螺栓联接整合。
由于机舱罩主要起保护作用, 而不是传递载荷,并且机舱罩安装在塔筒顶部,所受载荷主要是自重和部分外部载荷,通常用轻型材料制成。复合材料具有比重小,比强度大等优点,在风力发电机行业内得到广泛的应用,尤其适用于制造叶片和机舱罩。
由于机舱罩主要起保护作用, 而不是传递载荷,并且机舱罩安装在塔筒顶部,所受载荷主要是自重和部分外部载荷,通常用轻型材料制成。复合材料具有比重小,比强度大等优点,在风力发电机行业内得到广泛的应用,尤其适用于制造叶片和机舱罩。
关于复合材料力学性能的研究, 国际上都已经形成了经典理论, 但是目前国内对复合材料产品强度分析方法[ 4] 还没有相应的规范。有限元分析是用数学近似的方法对真实物理系统的模拟, 通过在有限元分析软件中建立模型并施加边界条件和载荷, 对机械零件 的强度进行分析。
本文基于经典复合材料有限元分析理论, 使用MSC. Patran 中专业的复合材料分析模块 Laminate Modeler, 对某MW 级风力发电机组机舱罩的建模方
式进行研究探讨, 以MSC. Nastr an 为求解器,对静强度和模态进行分析。
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