基于MSC.Patran风电机组主轴的有限元分析

风电机组主轴承载着极其重要的载荷,为验证主轴自身结构的合理性,以有限元分析软件MSC.Patran作为分析平台对其进行强度分析。分析结果表明：在各极限载荷工况下,主轴的最大应力值均小于材料的许用应力,满足材料的强度要求,能够达到最初的设计要求。     

轻轨PC梁铸钢支座有限元分析及实验

跨座式轻轨轨道采用简支梁结构，铸钢支座需承受所有荷载，其强度将对轻轨交通产生决定性的影响。由于铸钢支座结构的特殊性和受载的复杂性，对其进行应力分析，确保轻轨安全，有极其重要的意义，通过对铸钢支座的有限元分析，建立了支座的三维有限元模型，分析支座承受的荷载及受力边界条件，得到接触应力和综合应力计算结果。为验证理论分析结果，对支座进行了疲劳试验，试验研究表明，有限元分析结果和试验结果吻合良好，保证了分析结果的可靠性。     

30米化工烟囱吊装时强度校核计算分析

采用CATIA软件建立了烟囱的三维模型,利用该软件的有限元分析功能,对烟囱吊装时的应力强度和位移进行了校核计算。烟囱所使用的材料为Q345-B,材料的屈服强度为345MPa。计算时考虑了烟囱的两个状态：水平位置和竖直位置。结果表明,在两种状态下,烟囱本身、吊耳的强度均能够满足材料的屈服强度要求,因此不必修改结构,现有结构可以满足吊装要求。     

风电机组行星架设计及动态特性分析

以某兆瓦级风电机组主齿轮箱为研究对象,设计了齿轮箱的行星传动机构。通过三维建模软件Pro-E建立行星架的计算模型,利用ANSYS有限元软件对行星架进行模态分析,选择Block Lanczos提取方法,提取前6阶模态;分析各阶模态的固有频率和振型;在此基础上,对行星架进行谐响应分析,有效地判断出行星架的振动特性。该分析结果为行星架的动力学研究提供了基础,也为风电机组行星架及齿轮传动的设计提供了理论依据。     

某跳水馆铸钢节点设计与分析

利用ANSYS软件对某游泳跳水馆结构铸钢支座节点进行了有限元分析。根据有限元结果,分析了节点应力分布规律。按照Von.Mises应力强度理论分析了节点承载力的安全性。     

ANSYS/PDS风电齿轮箱收缩盘联接可靠性分析

笔者建立了某风电齿轮箱主轴收缩盘联接的轴对称参数化有限元模型,并结合主轴扭矩作用应用ANSYS非线性接触对该模型进行了强度分析。由于材料属性、制造过程、边界条件以及载荷等设计参数的不确定性会影响计算的精确性,应用ANSYS／PDS模块,根据失效模式确定整体功能函数并由此建立结构极限状态方程,采用蒙特卡罗超拉丁采样方法对收缩盘联接进行可靠性分析,得到整体联接的可靠度和失效率,并给出累积概率分布。研究结果表明：收缩盘传扭联接性能和结构件强度均满足设计要求,其联接的可靠度达到94．8％,达到了工程设计要求,对风电齿轮箱收缩盘联接的可靠性设计具有一定的指导意义。     

船闸扇形门静力数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,建立了南通九圩船闸扇形门下闸首的有限元模型,分析了支座反力及闸门在不同工况下的变形及应力分布规律,对闸门强度与刚度进行了校核．结果表明,闸门结构满足设计要求．所做研究对同类闸门结构设计具有指导意义．     

基于马尔可夫过程的风电齿轮箱齿轮强度退化模型

为了对风电齿轮箱中齿轮的强度退化规律进行研究,基于马尔可夫过程的基本原理,以2 MW风电齿轮箱中太阳轮为研究对象,根据风速与齿轮应力之间的转换关系得到各风速区间所对应的平均应力及其出现概率;结合材料的S-N曲线,计算出齿轮强度从初始状态转移至最终状态的概率,并根据线性疲劳累积损伤理论构造出强度的状态转移概率矩阵;最后定义初始状态概率分布向量,结合状态概率转移矩阵,采用加权平均的方式计算出各时刻的强度均值,描绘出齿轮的强度退化轨迹.文中方法考虑了强度退化过程中各阶段的相关性,能够有效地反映齿轮在服役期间内的强度退化规律,对研究风电齿轮箱中齿轮的强度退化具有一定指导意义.     

MW级复合材料风电叶片的振动特性与应力分布

针对目前风电叶片有限元模型存在铺层不合理的问题,以某1.5 MW风电叶片为研究对象,利用Solidworks软件生成叶片三维模型;再将其导入大型有限元软件Abaqus中,按照叶片铺层理论进行分区域铺层,生成叶片有限元模型,使其更接近叶片的真实铺层状况;在有限元数值计算中,分析了叶片的振动特性以及在50 m/s的极限风速下的应力分布特征.结果表明,叶片模型在模态、强度、刚度三个方面均满足设计要求,叶片的危险截面位于距叶尖约13处,应力主要分布于叶片展向的13~23处,且主要承载结构为主梁和腹板.     

基于重要抽样法的风电齿轮箱齿轮可靠性灵敏度分析

为了评估风电齿轮箱齿轮参数对其失效概率的影响,以1.5 MW风电齿轮箱高速级从动轮为研究对象,假设影响齿轮强度和应力的各个参数服从正态分布的随机变量,基于重要抽样方法对齿轮齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳失效分别进行可靠性灵敏度分析.分析结果表明,齿轮齿面工作硬化系数对齿轮接触疲劳失效的影响最大,齿轮弯曲强度计算的寿命系数对齿轮弯曲疲劳失效的影响最大,齿轮失效概率随各设计参数标准差的增大而增大.分析结果可以为风电齿轮箱齿轮的设计制造提供参考.     

FL-61风洞壳体有限元分析与气压试验

基于有限元理论,应用Patran软件创建FL-61风洞壳体的有限元模型,分析其在极限压力工况下整体结构的刚强度情况;并与气压试验结果进行了对比。结果表明:在气压试验载荷作用下,风洞壳体的变形及应力计算结果与试验结果基本吻合。验证了有限元计算中对风洞模型进行的简化处理、选用的单元类型、边界和载荷条件的施加合理可行,风洞壳体的刚强度满足设计使用要求。     

风电机组增速箱制造技术研究与进展

增速齿轮箱作为风力发电设备的核心部件,其制造质量是保证机组整体性能的关键。风电机组增速箱制造是一个涉及多学科的综合性技术,应充分利用现有技术条件,深入研究工艺基础理论,完善工艺控制方法,促进新技术、新工艺、新材料的应用,真正实现数字化精益制造。文章针对风电机组增速箱结构特点和使用工况,结合工程生产实践,总结风电齿轮箱的工艺技术要求和特点;分析风电齿轮箱齿轮、箱体及行星架等关键零部件的制造技术现状及存在的问题,提出提高加工效率和控制热处理变形的措施,最后介绍风电齿轮箱测试技术。文章对指导风电增速箱制造具有一定工程应用价值。     

大功率船用齿轮箱结构优化

综合考虑齿轮啮合力及箱体重力作用,采用有限元法建立大功率船用齿轮箱的有限元静力学模型,分析计算4种工况下齿轮箱的承载能力,并对原齿轮箱的强度和结构刚度进行分析评价.基于等强度原则,将优化设计与可靠性设计理论相结合,建立齿轮箱优化模型.在满足齿轮箱结构安全的条件下,对齿轮箱进行优化设计.优化后的齿轮箱重量减轻1.06 t,并且强度分布趋向均匀,结构变得更加合理,具有一定的理论和工程实用价值.     

某型导弹弹翼的模态和接触应力应变分析

采用CATIA R18软件建立弹翼参数化的有限元模型,通过有限元软件MSC.Pastran对模型进行多种合理化简化,主要对于螺栓连接方式进行几种不同方式的简化连接,并各自应用有限元接触隐式非线性分析方法使用MSC.Nastran求解器对弹翼考虑接触情况下的模态和各连接件间的接触应力应变进行有限元计算分析,对比各种模型的弹翼应力应变是否符合结构强度要求。     

CY4102BZQ柴油机缸盖有限元分析

应用 Pro/Engineer 三维软件和 I-DEAS 有限元软件对 CY4102BZQ 柴油机缸盖进行实体建模及强度分析计算,得到预紧工况和爆发工况的应力分布图。将有限元计算结果与试验结果相比较,有较好的一致性,证明所建立的缸盖有限元模型正确,计算和试验结果表明气门导管孔周围的应力较大,进而提出原缸盖结构改进方案,并对改进方案模型,进行了强度计算。与原模型对比,整体应力分布有了较大的改善。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明:新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

预应力混凝土连续箱梁临时约束反力与应力的研究

利用ANSYS大型有限元结构分析软件对悬臂浇注预应力混凝土连续箱梁的 0 号块进行三维建模分析计算,探讨利用在承台上设置临时支墩进行墩梁锚固的方式中,其临时支座的横向布置方式对底板混凝土产生的应力影响,并提出关于临时锚固设计、施工中的注意事项。     

基于ANSYS的椭圆封头接管结构的安全评定

目的 对椭圆封头接管结构进行安全评定,并给出改进结构.方法 采用材料力学方法计算结构的附加载荷;采用有限元方法建立结构应力计算模型,应用ANSYS软件进行计算;根据应力分类概念和分析设计原理进行安全评定.结果 得到了结构所受的附加载荷和接管区的详尽应力场.给出了强度评定结果.结论 原结构设计不能满足强度要求,需改进.     

基于实测数据的风电齿轮箱输入转矩计算公式修正

风电齿轮箱是风电机组中的关键部件和失效率较高的部件之一.为准确描述风电齿轮箱的输入转矩,针对目前被广泛应用的风电齿轮箱输入转矩计算方法的不足,以1.5 MW风电齿轮箱为例,通过对风电场实测数据进行统计分析,得到风电齿轮箱实际输入转矩.将其与理论计算方法得到的输入转矩相对比,提出修正系数,并分析修正系数和风速之间的关系,从而对被广泛应用的理论输入转矩计算公式进行修正.经过修正得到的风电齿轮箱输入转矩计算公式能更准确地描述风电齿轮箱的实际运行工况.     

环境参数对风电齿轮箱传动系统疲劳损伤的影响

在风电机组全寿命周期内,长期风速概率分布会使风电齿轮箱传动系统动载荷出现随机特性,影响其疲劳损伤预估精度。笔者提出了一种考虑长期风速概率分布特征的风电齿轮箱传动系统疲劳损伤预估方法,通过建立大功率海上风电机组OpenFAST-SIMPACK联合仿真模型,计算不同平均风速与湍流强度组合工况下的风电齿轮箱传动系统齿轮短期疲劳损伤,进而采用代理模型技术重构“平均风速、湍流强度-短期疲劳损伤”映射关系,预测齿轮长期疲劳损伤。研究结果表明：风电齿轮箱传动系统低速级太阳轮容易发生接触疲劳失效;在额定风速以下,低速级太阳轮短期疲劳损伤与平均风速呈正相关,在额定风速附近,平均风速与湍流强度的随机特性均会增大其长期疲劳损伤不确定性,增大其疲劳失效风险。