风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置，在建立风力发电机组有限元模型时，充分考虑了机舱罩连接支架所受到的重力载荷和设计寿命期内的风载荷，能够更准确的模拟机舱罩连接支架的实际受力状态，从而对机舱罩连接支架的评估更加准确、可靠；克服了对风力发电机组机舱罩连接支架疲劳强度评估的现有技术中因有限元模型中所使用的载荷均为轮毂中心坐标系下的疲劳时序载荷、塔顶坐标系下的平动加速度载荷及角加速度载荷，和机舱罩连接支架的实际受力特点有偏差，造成评估结果不准确，可靠性不高的缺陷。可靠性不高的缺陷。可靠性不高的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置


[0001]本专利技术涉及风力发电设备性能检测
，尤其涉及一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置。

技术介绍

[0002]机舱罩连接支架是风电机组的重要部件之一，它主要承受风电机组机舱罩重力及风速变化引起的动态载荷，而且机舱罩连接支架作为焊接结构在焊趾位置处容易发生疲劳破坏，因此，机舱罩连接支架的疲劳强度性能对于整个风力发电机组的安全性非常重要。
[0003]机舱罩连接支架一端通过焊接与后机架相连接，另一端通过弹性支撑与机舱罩连接，在关于机舱罩连接支架的安全性能的评价的现有技术中，常规的工程算法计算精度较低，为了保证较高的计算精度，通常采用有限元分析法进行结构安全性计算，通过建立后机架与机舱罩连接支架有限元模型，计算出精确的结构应力，并得到可靠的安全系数。
[0004]然而现有的有限元模型结构较为简单，建立的载荷边界条件不完整，未考虑机舱罩传递的风载荷对结构疲劳强度的影响，导致计算结果不能反映结构的真实情况，不能有效的应用在工程中。

技术实现思路

[0005]基于现有技术的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置，用于解决现有技术关于风电机组机舱罩连接支架疲劳计算载荷边界条件不完整的问题，从而可以准确地对机舱罩连接支架疲劳强度进行评估。
[0006]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法，包括步骤：<br/>[0007]建立风力发电机组的有限元模型；
[0008]在所述有限元模型中配置施加在风力发电机组机舱罩连接支架上的载荷边界；
[0009]基于所述有限元模型，评估风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度。
[0010]进一步的，所述有限元模型中，主机架、后机架以及机舱罩连接支架采用实体单元模型，机舱罩采用壳单元模型，机舱罩顶部安装的散热器采用质量单元模型。
[0011]进一步的，所述建立风力发电机组的有限元模型，还包括为所述壳单元模型配置厚度属性特征，为所述壳单元和实体单元模型配置材料属性特征。
[0012]进一步的，所述载荷边界包括重力载荷和风载荷。
[0013]进一步的，所述重力载荷包括由机舱罩、机舱罩顶部散热器的重力而产生的重力载荷；所述风载荷包括机舱罩及顶部安装的散热器在设计寿命内承受的风载荷。
[0014]进一步的，还包括对所述有限元模型中主机架的底部三个平动方向的自由度设置约束。
[0015]进一步的，还包括对所述有限元模型中后机架和机舱罩连接支架之间设置共节点连接，主机架和后机架之间、主机架和机舱罩之间、后机架和机舱罩之间设置绑定约束。
[0016]进一步的，所述评估风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度，包括对机舱罩连接支架焊缝位置的疲劳强度进行评估：将机舱罩连接支架在重力和设计风速联合作用下的载荷历程转化为应力历程，并根据应力历程计算焊缝的疲劳损伤值。
[0017]进一步的，所述根据应力历程计算焊缝的疲劳损伤值包括：
[0018]按照预定风速间隔计算风电机组寿命期内疲劳工况所对应的各个风速及相应的发生次数；
[0019]计算所述各个风速下机舱罩及散热器所承受的风载荷，并分别施加在机舱罩各个承载面上及散热器质量单元上，并计算机舱罩连接支架焊趾位置的热点应力值；
[0020]根据机舱罩连接支架焊趾位置的应力值以及对应的发生次数、焊缝S
‑
N曲线进行焊缝的疲劳损伤计算。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提高了一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估装置，包括有限元模型建立模块、载荷边界施加模块以及疲劳强度评估模块；其中，
[0022]所述有限元模型建立模块用于建立风力发电机组的有限元模型；
[0023]所述载荷边界施加模块用于在所述有限元模型中配置施加在风力发电机组机舱罩连接支架上的载荷边界，所述载荷边界包括重力载荷和风载荷；
[0024]所述疲劳强度评估模块用于基于所述有限元模型，评估风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度。
[0025]综上所述，本专利技术提供了一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法及装置，在建立风力发电机组有限元模型时，充分考虑了机舱罩连接支架所受到的重力载荷和设计寿命期内的风载荷，能够更准确的模拟机舱罩连接支架的实际受力状态，从而对机舱罩连接支架的评估更加准确、可靠；克服了对风力发电机组机舱罩连接支架疲劳强度评估的现有技术中因有限元模型中所使用的载荷均为轮毂中心坐标系下的疲劳时序载荷、塔顶坐标系下的平动加速度载荷及角加速度载荷，和机舱罩连接支架的实际受力特点有偏差，造成评估结果不准确，可靠性不高的缺陷。
附图说明
[0026]图1是风力发电机组的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法的流程图；
[0028]图3是机舱罩或散热器承受风载荷示意图；
[0029]图4是本专利技术风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估装置的构成框图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0031]下面对结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。图1中示出了风力发电机组的结构示意图，如图1所示，风力发电机组包括机舱罩1、散热器2、主机架3、后机架4、机舱罩连接支架5等部件，其中机舱罩连接支架5作为支撑机舱罩1和散热器2的关键结构件，其结
构安全性直接关系到风力发电机组运行的稳定性和可靠性。该风力发电机组机舱罩连接支架5通常通过焊接与后机架4进行连接，可以认为是后机架4结构的一部分，因此，通常伴随后机架4一同进行强度评估.现有技术中后机架强度评估时，有限元模型结构较为简单，建立的载荷边界条件不完整，仅考虑了轮毂中心载荷、重力载荷及塔顶坐标系下的加速度(包括平动加速度及角加速度)载荷对后机架及机舱罩连接支架的影响，未考虑机舱罩传递的风载荷对机舱罩连接支架结构疲劳强度的影响，导致计算结果不能反映结构的真实情况，不能有效的应用在工程中。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法，该方法的流程图如图2所示，包括如下步骤：
[0032]S1、建立风力发电机组的有限元模型。在该有限元模型中，主机架、后机架以及机舱罩连接支架采用实体单元模型，机舱罩采用壳单元模型，机舱罩顶部安装的散热器采用质量单元模型。该步骤还包括为所述壳单元模型配置厚度属性特征，为所述壳单元和实体单元模型配置材料属性特征。在有限元模型中，以三维实体单元来模拟主机架、后机架及机舱罩连接支架，能够真实的反映结构部件的实际结构特征，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度评估方法，其特征在于，包括步骤：建立风力发电机组的有限元模型；在所述有限元模型中配置施加在风力发电机组机舱罩连接支架上的载荷边界；基于所述有限元模型，评估风力发电机组机舱罩连接支架的疲劳强度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有限元模型中，主机架、后机架以及机舱罩连接支架采用实体单元模型，机舱罩采用壳单元模型，机舱罩顶部安装的散热器采用质量单元模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立风力发电机组的有限元模型，还包括为所述壳单元模型配置厚度属性特征，为所述壳单元和实体单元模型配置材料属性特征。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载荷边界包括重力载荷和风载荷。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重力载荷包括由机舱罩、机舱罩顶部散热器的重力而产生的重力载荷；所述风载荷包括机舱罩及顶部安装的散热器在设计寿命内承受的风载荷。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对所述有限元模型中主机架的底部三个平动方向的自由度设置约束。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对所述有限元模型中后机架和机舱罩连接支架之间设置共节点连接，主机架和后机架之间、主机架和机舱罩之间、后机架和机舱罩之间设...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海建，曹胜平，张楚翔，祝蕴龙，孟令锐，杨扬，董姝言，江魏，
申请(专利权)人：许昌许继风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：