兆瓦级风力机偏航齿圈高强度联接螺栓螺纹表面裂纹扩展分析

建立兆瓦级风力机偏航齿圈与塔架法兰处高强度联接螺栓联接三维模型并在Hypermesh前处理,在ABAQUS建立高强度联接螺栓接触模型,按照不同裂纹深度和不同裂纹长度对高强度联接螺栓螺纹底端表面裂纹和螺纹顶端表面裂纹的扩展进行仿真分析。研究结果表明:高强度联接螺栓最大应力位置与裂纹位置无关,均出现在螺纹连接第1个螺纹处;当初始裂纹设置在第1个螺纹处时,由于高强度联接螺栓联接结构裂纹处产生应力集中、发生裂纹扩展现象,导致高强度联接螺栓应力过大,严重影响连接可靠性,故应特别注意此类裂纹,并防止其出现。     

兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架性能分析

为避免兆瓦级风力发电机组风激共振破坏问题,采用流体控制方程建立了兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架流场模型,模仿棕榈树树干直径随高度变化的规律,分3段建立仿生塔架,对兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架进行了流固耦合数值分析。结果表明,仿生塔架与同类项普通塔架相比,兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架变形虽然稍有增大,但能满足风机塔架的变形设计要求,其最大应力下降了3 MPa,1阶固有频率避开了共振的频率范围,材料用量减小了10%,减轻了塔架的质量。     

主动偏航过程兆瓦级风机偏航系统失稳振动特性

根据兆瓦级风机偏航系统主动偏航原理,建立兆瓦级风机偏航系统振动模型,并在引入摩擦失稳阻尼比的基础上对主动偏航过程兆瓦级风机偏航系统摩擦失稳进行仿真研究和实验验证.研究结果表明:过大的预紧力矩和过大的静摩擦因数是导致偏航系统产生失稳振动现象的主要因素,而较合理的静摩擦因数和预紧力矩可有效避免主动偏航过程兆瓦级风机偏航系统摩擦失稳现象发生.     

兆瓦级风力发电机组偏航系统主动偏航特性分析

针对兆瓦级风力机偏航动作时剧烈振动问题,本文根据兆瓦级风机偏航系统主动偏航原理,在ADAMS中建立了兆瓦级风力发电机偏航系统虚拟样机动力学仿真模型.兆瓦级风力发电机组偏航系统主动偏航振动分析结果表明,偏航系统前四阶扭转振动的固有频率分别为17.694 7Hz,55.816 6Hz,85.141 2Hz,170.182 3Hz.动力学仿真分析结果表明,主机架在偏航运动的结束阶段存在剧烈的来回振荡现象,且振动的幅值达到了0.15rad,振动衰减的时间超过了20s,通过在主机架上加反馈控制可快速消除兆瓦级风机偏航系统来回振荡现象.     

螺栓联接强度计算方法的探讨

针对当前螺栓联接强度计算方法中所求预紧力偏小,不能与ＧＢ３０９８．１－８２规定值相适应问题,提出用螺栓保证应力作为预紧力大小的判据,引入载荷系数以提高预紧力值,增强联接刚度、紧密性和提高防松能力．着重讨论了受轴向工作载荷时紧螺栓连接强度的计算方法．     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.      

高速旋转联轴器的强度分析

高温气冷堆氦气透平直接发电项目中的能量转换单元内使用了联轴器,用来联接氦气透平和齿轮箱。本文在三维设计软件CATIA内建立了联轴器的装配模型,在ABAQUS for CATIA内对联轴器的应力进行了分析计算。计算结果表明,由旋转离心力所引起的最大Von Mises应力为303MPa,由螺栓预紧力引起的最大Von Mises应力为167MPa,由联轴器传递的扭矩引起的应力为1MPa量级,前两个应力最大值发生位置都在最大外径处的螺栓开孔位置,最大应力叠加后为470MPa。由此得出结论,制作联轴器的材料必须是在470MPa的应力水平下不失效的高强度材料。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

兆瓦级风电偏航减速机行星齿轮疲劳仿真分析

针对兆瓦级风电偏航减速机的运行工况,采用Pro/E对新型风电偏航减速机进行了虚拟装配,利用Pro/E与ANSYS之间的接口技术建立了新型风电偏航减速机行星齿轮接触模型,模拟行星齿轮运转过程中的接触应力变化.结果表明:行星齿轮初始啮合最大接触应力为395 MPa,啮合过程最大应力为460 MPa,但仍小于行星齿轮材料的屈...     

兆瓦级风电机组风力桨叶多学科设计优化

为了提高兆瓦级风电机组风力桨叶整体性能,以兆瓦级风电机组风力桨叶气动性能、质量、桨片根部的极限推力和噪声水平为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解.研究结果表明:兆瓦级风电机组风力桨叶风能利用系数Cp增加12.5％,质量M减小11.00％,桨叶根部的极限推力载荷F减少12.60％,噪声Stotal减小10.48％;兆瓦级风电机组风力桨叶翼型的升力系数和气动性能得到了较大优化.     

风力机轮毂和轴承螺栓联接接触分析

采用大型有限元软件MSC.Marc/Mentat,对风力发电机组轮毂和叶片轴承螺栓联接部分进行接触分析,得到实际工况下的应力,找出了受力最大螺栓;对受力最大螺栓进行螺纹接触分析,得到了螺栓、轴承、轮毂的精确应力,有限元接触分析结果与理论计算结果吻合,材料的强度满足要求,结构安全。     

螺栓预紧力对输电杆塔强度的影响

针对实际线路段,利用ABAQUS软件建立塔线耦合体系有限元模型,数值模拟该塔线体系在典型荷载作用下的应力和变形.根据现场倒塔情况,建立杆塔破坏局部区域三维实体模型,并与其它部分杆梁模型连接得到杆塔整体有限元模型.三维局部区域模型考虑了螺栓和连接板之间的连接细节、螺栓预紧力、螺杆和螺孔之间的间隙等.进而数值模拟研究螺栓预紧力大小对螺栓的滑移和杆塔构件应力的影响.结果表明,过小的预紧力会导致螺栓产生明显滑移,增大螺栓和杆塔构件的应力,因而螺栓预紧力不足可能是导致杆塔破坏的主要原因之一.     

大型内齿圈渗碳淬火过程有限元模拟及后续工艺分析

针对生产中金属渗碳过程中的过程控制困难,尝试用计算机数值计算方法来模拟内齿圈渗碳过程。首先对风力发电机组的内齿圈建立有限元模型,模拟温度、应力、碳元素扩散及金属材料的组织相变等各种场的耦合情况,最后对渗层的厚度、淬透性以及后续机加工工艺讨论。     

法兰设计方法及预紧力的确定

选取9对工作压力为1.0～6.5 MPa、工作温度为400℃的标准带颈对焊管法兰,分别运用EN13445附录G法兰设计的另一方法与Waters方法计算螺栓预紧力,运用ANSYS有限元软件对其进行模拟,分析法兰接头的应力分布和应变,研究这两种计算方法在指导法兰接头螺栓安装时,法兰强度以及密封性的可靠程度和方法的可行性.结果表明:EN13445附录G计算确定的螺栓预紧力能保证该种法兰接头在该温度、压力范围内的强度与密封性,可用于指导该种法兰螺栓的安装;Waters计算确定的螺栓预紧力在较高工作压力时会导致垫片应力过大,可能会压溃垫片,建议在工程实际中该种法兰螺栓在该温度、压力范围内安装时谨慎使用Waters螺栓预紧力.     

兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性

针对兆瓦级风机偏航动作时低速抖动问题,采用机理建模的方法建立兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性模型并对其进行相应求解.研究结果表明:扭转刚度、偏航驱动转速、动静摩擦因数差、系统阻尼比和正压力是导致偏航系统产生低速抖动现象的主要因素,而较高的偏航系统刚度、不小于临界速度的合适驱动转速、合理的范围动静摩擦因数之差、较大的系统阻尼比、较小的安全预紧力矩等有利于消除兆瓦级风机偏航系统低速抖动现象.     

基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测研究

针对工程实际中出现的螺栓联接松动问题进行了研究,提出了一种基于压电主动式传感的结构频率跟踪的螺栓联接监测方法。根据赫兹接触理论并结合有限元仿真分析,得出了螺栓联接接触界面法向接触刚度与螺栓预紧力之间的单调函数关系,而螺栓联接结构的频率与法向接触刚度相关,进而建立了基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测方法。建立实验装置,在螺栓联接件的非接触面的两侧分别粘贴压电材料,作为驱动器和传感器,分别激发脉冲超声波信号和接收通过螺栓联接界面的超声波响应信号,分析了响应信号的功率谱得到螺栓联接结构的频谱。实验结果表明:螺栓联接结合面的法向接触刚度与预紧力近似成对数函数关系,螺栓联接结构的某阶频率与螺栓预紧力近似成对数函数关系,从而可以通过分析螺栓联接结构的某阶频率变化得到螺栓预紧力状态。仿真结果与实验结果相一致,为螺栓联接松动问题提供了一种监测方法。     

螺纹连接预紧力有限元分析及实验研究

本文运用有限元理论,以ANSYS软件为分析平台,建立了螺栓连接的有限元模型,分析了螺栓在预紧过程中各圈螺纹副的受力情况,通过积分求得了螺纹副问的摩擦力矩,确定了预紧力与预紧力矩之闯的关系,并通过实验进行了验证,得到一个可以应用到工程实际中的颓紧扭矩系数值,为提高扭矩法控制螺纹连接预紧力的精度和建立各种型号螺栓连接的预紧力一扭矩关系数据库奠定了基础。     

大型轴流压缩机焊接机壳结构特性有限元分析

在建立大型轴流压缩机焊接机壳有限元模型的基础上,对联接螺栓台阶面与上机壳法兰面之间、上下机壳法兰面之间的接触问题以及螺栓的预紧问题进行了处理,并应用有限元分析软件对模型进行了分析计算。计算结果表明焊接机壳静态下的应力和变形均在允许范围内。热-应力耦合作用下的应力分布规律及机壳整体变形结果显示,机壳直径变化处圆周上的应力变化达30~240 MPa,局部超过300 MPa;进气口一侧中分面法兰上的部分螺栓的应力已超过700 MPa,接近螺栓材料的屈服极限(720 MPa);机壳的径向和轴向变形量分别达16 mm和15.4 mm。     

组合式轧机机架结构有限元模拟分析

以某轧钢厂5000 mm中厚板轧机组合式机架的参数为依据,利用有限元软件ANSYS模拟分析了其应力、应变、机架刚度、模态和疲劳寿命等情况。得到了组合式机架横梁和立柱之间的联接螺栓预紧力对组合式机架的应力和变形的影响以及最佳的螺栓预紧力范围。     

打磨机器人的打磨头螺栓组系统可靠性分析

在使用螺栓组连接的整体结构中,螺栓组的可靠性直接影响整体结构的可靠性.传统的螺栓组可靠性分析方法认为螺栓参数是确定的,而在实际工况中螺栓参数具有一定的随机不确定性,从而产生较大误差.为准确评估螺栓组的可靠性,以某打磨机器人的打磨头螺栓组为例,建立打磨头有限元分析模型并进行静力学分析,通过螺栓连接实验验证螺栓连接有限元模型的准确性;将螺栓组视为系统,考虑螺栓参数随机性的影响,以螺栓最大应力值是否超过屈服极限为判别条件建立极限状态函数,结合Kriging模型拟合方法进行可靠性分析,探究系统可靠度随螺栓预紧力的变化规律.结果表明,螺栓组系统可靠度受到随机因素的影响,由多个螺栓共同决定,并随螺栓预紧力增大而减小.