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风力机基座的法兰连接有限元分析

(2023-10-23 18:34:21)
标签:

有限元分析

有限元软件

有限元

强度分析

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

风力机基座的法兰连接有限元分析

本文所研究的是风力机基座处的法兰连接有限元分析,由于它是将风力机与大地进行连接,为了保证高可靠性以风力机机构设计上的需要,故其尺寸较大,螺栓较多,法兰轴向视图见图。

法兰连接结构由上,下两个带法兰的塔筒通过高强度螺栓连接在一起,其中下塔筒固定在大地里,故不是本文分析的重点。由于法兰圆角过渡处截面积小,承受的弯曲应力最大,因此选取上法兰圆角过渡处以及螺栓连接为分析研究对象。

从图3可知,该法兰连接直径为,螺栓连接有个之多。考虑载荷作用下法兰复杂变形对应力分布的影响,法兰几何模型分别在法兰上,下两个方向各取一定高度的塔筒壁作为加载位置,为避免边界条件对法兰连接位置产生应力集中或应力的显著变化,根据圣维南原理,法兰上,下两个方向各取塔筒高度作为边界条件加载位置。可见该模型是个大型的含有较多接触体的结构,要想在有限元软件中能够很好地分析出其法兰圆角及螺栓的应力应变情况,就必须解决网格数量巨大,运算周期长和计算困难的问题。以上问题应用子模型方法可以得到很好地解决。

先对整个模型划分相对较大网格并进行分析,由于模型太大,纵横比达,网格尺寸相对总体尺寸较小,密度大,图形显示看不清楚。为了能看清有限元模型,根据上,下塔筒法兰模型结构相同的特点,故只显示关键部位,将螺栓连接的网格划分得较稀疏,使法兰圆角过渡处网格较少,得到法兰连接整体有限元模型( 局部) 见图,单组法兰连接有限元模型( 部分高度) 见图 7,但这样造成越向塔筒壁两端网格越大,长宽比也越大,网格质量也越差。最后模型的总网格数量为14000

   由上可知,完整模型的清晰是在牺牲有限元网格质量的基础上实现的。众所周知,网格质量决定了有限元分析结果的可靠性。为了能得到更加准确的圆角处及螺栓的应力分布情况,网格就要划分得更加细密。但对于接触问题来说,划分更细密的网格会耗费很长的计算时间,甚至有可能导致计算不收敛。在这种情况下,采用子模型方法进行分析。

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