一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法與流程

2023-05-01 19:40:17 2

本發明屬於風力發電技術領域，具體涉及一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法。

背景技術：

現代MW級風機多通過主機架吊耳對機艙進行吊裝，吊耳安全性是風機吊裝安全性的重要內容，根據吊裝作業規範，在吊裝之前必須對主機架吊耳強度進行計算校核。主機架吊耳的結構較為複雜，而常規的工程算法對結構細節考慮較少，這使得其計算精度難以保證，因此對此種複雜結構多採用有限元的辦法來計算。

目前採用有限元方法對吊耳進行計算時，建模相對簡單，通常未考慮吊點位置對吊耳強度的影響，往往直接在吊耳處施加等效載荷或使用載荷傘的形式直接在吊耳處傳遞載荷，由於吊耳處的載荷分布較為複雜，使用等效載荷和載荷傘不能有效的評估吊耳處的應力，從而使得最終的計算結果與實際結果不同，使得計算結果不能有效的指導工程應用。

技術實現要素：

本發明一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，用於解決現有技術中對風機主機架吊耳進行有限元分析時，對吊耳的應力評估不準確的問題。

一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，包括如下步驟：

(1)建立風機主機架的幾何模型；所述主機架包括機艙、吊耳和吊索，其中吊耳上設有吊具，吊索上設有吊點，吊點的位置位於風機主機架重心豎直方向上方的位置；

(2)將幾何模型導入有限元軟體，並對吊耳劃分網格，定義機艙、吊耳、吊索和吊具單元類型和材料屬性，建立有限元模型；

(3)設置吊耳與機艙、吊索和吊具的連接關係；

(4)對所述有限元模型施加載荷和邊界約束；

(5)對所述有限元模型進行靜力學計算，結合風機主機架材料區服強度，得到吊耳的極限安全係數。

進一步的，在對風機主架劃分網格時，將吊耳處的網格密度增加。

進一步的，建立有限元模型時，所述吊索採用Link180單元，根據吊索的實際尺寸設置Link180單元的截面積，通過設置關鍵字設置Link180受壓力不受壓力。

進一步的，所述吊具和吊耳之間設置為摩擦接觸，且兩者之間沒有相對運動。

進一步的，所述載荷＝風機主機架質量*重力加速度*安全係數。

進一步的，建立有限元模型時，所述機艙和吊具採用實體單元。

本發明所提供的一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，在建立幾何模型時，根據實際工況將吊索的吊點設置在風機主機架中心豎直方向上方的位置，然後建立有限元模型進行分析。本發明所提供的方案中在對風機主機架吊耳進行有限元分析時充分模擬了風機主機架吊耳的實際工況，解決了對吊耳應力評估不準確的問題。

由於吊耳處的受力非常複雜，所以在對風機主機架劃分網格時，需要將吊耳處網格的密度增加。

附圖說明

圖1為風機主機架的幾何模型圖；

圖2為吊耳的幾何模型圖。

具體實施方式

本發明一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，用於解決現有技術中對風機主機架吊耳進行有限元分析時，對吊耳的應力評估不準確的問題。

一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，包括如下步驟：

(1)建立風機主機架的幾何模型；所述風機主機架包括機艙、吊耳和吊索，其中吊耳上設有吊具，吊索上設有吊點，吊點的位置位於風機主機架重心豎直方向上方的位置；

(2)將幾何模型導入有限元軟體，並對吊耳劃分網格，定義機艙、吊耳、吊索和吊具單元類型和材料屬性，建立有限元模型；

(3)設置吊耳與機艙、吊索和吊具的連接關係；

(4)對所述有限元模型施加載荷和邊界約束；

(5)對所述有限元模型進行靜力學計算，結合風機主機架材料區服強度，得到吊耳的極限安全係數。

本發明所提供的一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，在建立幾何模型時，根據實際工況將吊索的吊點設置在主機架中心豎直方向上方的位置，然後建立有限元模型進行分析。本發明所提供的方案中在對風機主機架吊耳進行有限元分析時充分模擬了風機主機架吊耳的實際工況，解決了對吊耳應力評估不準確的問題。

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

本實施例提供一種風機主機架吊耳極限安全係數的計算方法，用於計算風機主機架吊耳的極限安全係數，該方法的步驟如下：

(1)使用CAD軟體建立風機主機架的幾何模型，如圖1所示，風機主機架包括機艙1、吊耳2和吊索4，吊索4上設有吊點5，吊點5位於機艙1重心豎直方向上方的位置；吊耳如圖2所示，設有吊具3；

(2)將建立好的風機主機架幾何模型導入有限元軟體，進行網格劃分，將吊耳處的網格密度增加；

(3)定義機艙1、吊耳2、吊具3和吊索4的單元類型和材料屬性，建立有限元模型，其中機艙1和吊具3採用實體單元，吊索採用Link180單元，根據吊索的實際尺寸設置Link180單元的截面積，通過設置關鍵字設置Link180受壓力不受壓力；

(4)將吊具和吊耳之間設置為摩擦接觸，且兩者之間沒有相對運動；

(5)對建立好的有限元模型施加載荷和邊界約束；

(6)對有限元模型進行靜力學計算，結合風機主機架材料區服強度，根據載荷＝風機主機架質量*重力加速度*安全係數，求出吊耳的極限安全係數。

本實施例所提供的一種風機主機吊耳極限安全係數的計算方法，在對風機主機架劃分網格時，將吊耳處的網格密度增加；作為其他實施方式，可以根據實際的仿真需求確定是否將吊耳處的網格密度增加。

本實施例所提供的一種風機吊耳極限安全係數的計算方法，建立有限元模型時，機艙和吊具均採用實體單元；作為其他實施方式，可以不採用實體單元，而將機艙和吊具設置成為與實際機艙和吊具相同的材料。

本實施例所提供的一種風機吊耳極限安全係數的計算方法，吊具和吊耳之間設置為摩擦接觸，且兩者之間沒有相對運動；作為其他實施方式，可以將兩者之間的接觸設置成為其他類型的接觸，如焊接接觸等。

以上給出了本發明涉及的具體實施方式，但本發明不局限於所描述的實施方式。在本發明給出的思路下，採用對本領域技術人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術手段進行變換、替換、修改，並且起到的作用與本發明中的相應技術手段基本相同、實現的發明目的也基本相同，這樣形成的技術方案是對上述實施例進行微調形成的，這種技術方案仍落入本發明的保護範圍內。