發(fā)布時間：2021-09-04 20:49

　　以海上風電機組塔架為研究對象,綜合采用有限元法、熱點應力法和臨界平面法,對其門洞焊縫的疲勞損傷進行了分析計算,比較了有限元法和熱點應力法計算結果的差異性。在此基礎上研究了門洞長度與寬度、門框徑向定位尺寸及門洞段壁厚等結構參數對其焊縫疲勞壽命的影響規(guī)律,并提出了相應的結構優(yōu)化方案,研究結果可為風電塔架門洞結構的優(yōu)化設計提供理論依據。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(S2)北大核心CSCD

【文章頁數】：4 頁

【部分圖文】：

門洞主要結構參數1塔架門洞分析有限元模型

件中進行靜強度分析。為檢驗模型計算精度，將網格加密至原網格密度的3倍重新計算，計算結果如圖3所示。由計算結果可知，網格加密前和加密后門洞最大等效應力分別為274MPa、282MPa，應力偏差小于5%，計算結果收斂，說明該有限元模型計算精度較高。2門洞焊縫疲勞壽命分析考慮到塔架門洞焊縫受力的多軸性，在計算疲勞壽命之前，需要對塔架進行6個自由度方向上的單位載荷計算，作為多軸疲勞壽命預估的靜力學輸入條件，用于疲勞計算的海上風電機組載荷時序文件由Bladeda)門洞焊縫位置網格劃分b)門洞部位局部網格c)邊界條件圖2門洞段塔架有限元模型a)網格加密前b)網格加密后圖3塔架門洞處的等效應力云圖

蘭中心位置建立MASS21單元，并采用RBE2剛性單元將MASS21單元和頂部法蘭端面節(jié)點的自由度耦合起來，建立剛性區(qū)域，用于施加該段塔架頂部法蘭截面處的載荷，門洞段塔架邊界條件如圖2c)所示。塔架材料為Q355，彈性模量為2.06×105MPa，泊松比為0.3，密度為7850kgm-3。對圖2所示的有限元模型，在塔架頂部的MASS21節(jié)點上施加某極限工況載荷，基于線彈性理論在ANSYS軟件中進行靜強度分析。為檢驗模型計算精度，將網格加密至原網格密度的3倍重新計算，計算結果如圖3所示。由計算結果可知，網格加密前和加密后門洞最大等效應力分別為274MPa、282MPa，應力偏差小于5%，計算結果收斂，說明該有限元模型計算精度較高。2門洞焊縫疲勞壽命分析考慮到塔架門洞焊縫受力的多軸性，在計算疲勞壽命之前，需要對塔架進行6個自由度方向上的單位載荷計算，作為多軸疲勞壽命預估的靜力學輸入條件，用于疲勞計算的海上風電機組載荷時序文件由Bladeda)門洞焊縫位置網格劃分b)門洞部位局部網格c)邊界條件圖2門洞段塔架有限元模型a)網格加密前b)網格加密后圖3塔架門洞處的等效應力云圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于熱點應力法的焊接結構疲勞評估[J]. 王文靜,白錦儀,劉偉.  北京交通大學學報. 2017(06)
[2]基于多種方法的機車焊接結構疲勞分析[J]. 劉斌,張開林,劉旭,王秋實.  鐵道機車與動車. 2016(09)
[3]熱點應力法評定焊接接頭疲勞強度的影響因素[J]. 彭凡,姚云建,顧勇軍.  焊接學報. 2010(07)



本文編號：3383984