大型水平轴风力机多体系统的动力学分析与仿生设计

采用ANSYS建立了1.5 MW直驱风力机多体系统的动力学模型,计算了系统的固有频率,对系统的共振性和稳定性进行了分析,并探讨了在极端运行阵风下风力机系统各部件的瞬态响应振动.分析结果表明:塔架为柔塔,在正常工作转速下风力机能够安全、稳定运转;由于各个部件刚度不同,使得叶片叶尖振动较其它部件复杂,叶尖的振动是受风栽作用...     

柔性支承下风力机传动系统振动响应分析

针对风力机大型化发展,塔架的柔性支承特性对风力机齿轮传动系的非线性动力学问题,利用一维弹性连续体振动理论模拟塔架的振动响应,建立振动位移对时间和空间的动力学方式,求解得到大型风力机塔架在随机变载荷下的振动位移响应,全面综合考虑了齿面摩擦、齿轮时变啮合刚度及齿形综合误差等因素的影响,分析传递到齿轮箱系统动力学特性。分析结果表明塔架弹性支承对各齿轮系统各个方向的振动响应均有影响,其中各零件的轴向振动影响最大,振幅均值比刚性支承下的均值高19.5%~25.8%,这表明塔架的柔性支承对系统动力学分析及可靠性设计具有一定影响,为风力机齿轮箱的稳健性和结构优化设计奠定了基础。     

柔性支承下风力机低速轴轴承疲劳寿命分析

随机风载荷和塔架的柔性支承容易使齿轮箱低速轴轴承受到复杂交变载荷,导致轴承疲劳损坏。为研究在柔性支承和变载荷下风力机齿轮箱低速轴轴承的疲劳寿命,文章建立柔性支承下风力机齿轮箱动力学模型,得出低速轴轴承动态载荷,并对轴承进行静力学分析。最后根据准静态学分析法,得到轴承应力谱,并基于Miner线性累积损伤法则对低速轴轴承的疲劳寿命进行估算。分析结果表明,滚动体与内圈接触区域的外侧倒角处接触应力最大,该最大接触应力结果与Hertz理论计算出的应力幅值结果较为一致;考虑塔架柔性支承下得到风力机低速轴轴承疲劳寿命小于其设计寿命,因此在风力机低速轴轴承设计时必须考虑塔架的柔性支承。     

大型风力机塔架地震动态响应分析与减振控制研究

本文应用ABAQUS有限元软件建立高度为73 m的风力机简化实体有限元模型,研究风力机塔架结构在不同地震荷载作用下的振动响应,并应用调谐质量阻尼减振技术对其振动进行控制.分析结果表明:风力机塔架结构在地震荷载作用下的动态响应具有随机性,塔架顶部最大动态响应多是发生在地震荷载作用的前期与中期,调谐质量阻尼减振技术应用于风力机塔架对地震荷载作用的振动有较好的控制效果.     

基于时域法的不同塔架风力机抗台风分析

为探讨不同塔架形式风力机的抗台风性能,基于Abaqus有限元软件建立4种不同塔架形式的风力机一体化模型,用自回归(AR)法对脉动风时程进行模拟,分别进行了模态分析和台风时程分析.结果表明,风轮和机舱对风力机自振频率的影响较大;钢筋混凝土锥筒塔架的最大顺风向位移随台风风速的增加呈平缓线性增加趋势,而其他3种塔架的位移随风速的增加表现为非线性增加.钢管格构式塔架为轻型柔性结构,其风载响应最为显著,钢锥筒塔架次之,而钢筋混凝土塔架因具有较大的自重和刚度,其位移响应最小,抗风性能较好.     

传递矩阵法在风力机塔架动力学分析中的应用

根据风力机圆筒型塔架和基础的结构特点,将塔筒简化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将塔架基础简化为平动弹簧阻尼系统和扭簧扭阻系统的组合。使用传递矩阵法构建了风力机塔架及其基础的动力学分析模型。对某滩涂型风力机塔架进行了自振频率及振型分析,分析结果同测试结果和有线元结果基本相同。传递矩阵法相对于模态分析法和有限元法具有建模容易,计算速度快等优点,非常适合风力机塔架的结构动力学分析。     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

失速型风力发电机系统振动仿真分析

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的计算分析,并对风轮和塔架进行了有限元模态分析,建立风力机ADAMS柔性多体动力学仿真模型,并在MATLAB/Simulink环境下建立风力机传动链的数学模型,同时进行传动链系统的编程运算,充分考虑了气弹耦合特性以及传动系统的影响,最终实现在MATLAB/Simulink和ADAMS基础上对风力机系统振动性能的联合仿真.仿真数据同国际有名的风力机分析软件Bladed计算数据比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的振动特性.     

风力机组关键部件运动学与动力学仿真研究

以风力发电机组为研究对象,采用动量叶素理论计算叶片在不同风速下的气动载荷,在三维软件Solidworks中建立了叶片、轮毂、机舱和塔架等关键功能部件的三维模型,在Ansys中对叶片和塔架进行柔性化处理,生成叶片和塔架的MNF文件,建立了风力机组关键功能部件的ADAMS刚柔耦合多体系统动力学模型.将计算的载荷均匀加载到风力机组的叶片上,对风力机在风速由5 m/s变化到25 m/s的过程进行仿真,得到叶片和塔架的振动变形特性曲线.该仿真能够很好地模拟风力机的振动变形特性,为风力机的虚拟样机仿真提供了一种可行的方法.     

基于变速变桨距的MW级风力发电机组的建模研究

为了实现MW级海上风力发电机组受外荷载及机电作用耦合下的数值仿真,对风力机叶片、塔架等柔性体进行简化,在有限元软件中建立三维模型,并进行模态分析,在多体动力学软件下建立齿轮箱、轮毂及变桨机构的三维模型,并进行装配,使风力发电机组的几何特性、结构特征和装配关系保持不变,以便进一步研究塔架及叶片在耦合荷载作用下的动力响应。     

谷物脱粒机机架的静力分析与拓扑优化设计

利用SolidWorks软件建立谷物脱粒机的三维模型,通过ANSYS workbench对其机架进行静力学分析,研究计算机架整体的应力分布和变形位移情况;参考静力学分析结果,以减轻机架质量为目的,对其结构进行拓扑优化设计。结果表明,改进后的机架在满足结构使用性和材料力学性能基础上,质量减少了10.98%,实现了脱粒机机架的轻量化设计,节约制造成本。     

平地机主机架的有限元分析

某型号平地机主机架结构复杂,工作荷载较大,实体建模与有限元分析对其结构设计和性能的改进变得十分重要。本文采用Pro／E和ANSYS软件无缝连接,成功地对平地机主机架进行了三维建模和有限元分析。根据动力学和静力学分析结果,提出了改进方案,为主机架的整体结构优化设计与性能改进提供了理论依据。     

500kV-JZ_(11)直线塔地线支架结构改造

为分析500kV-JZ11直线塔地线支架受损垮塌的原因,提出加固改造的方案,对事故现场进行了调研;基于有限元法(FEM),运用ANSYS软件对JZ11直线塔地线支架进行了特征值屈曲分析。结果表明:该地线支架屈曲荷载为43 286N,极限覆冰厚度为28mm,地线支架因覆冰超载而垮塌。针对地线支架结构薄弱点,在原支架基础上增设附属支架,构成组合式双地线支架结构,并进行了校核。结果表明:组合式双地线支架结构承受最大拉应力和最大压应力分别为142和162MPa,均未超过其角钢的抗拉强度(310MPa)和抗压强度(210MPa),满足机械强度要求。     

基于灵敏度分析和APDL的塔机结构动态优化设计

在塔机静态分析和模态分析的基础上,为改善结构的动态性能,将优化设计、有限元法和灵敏度分析相结合,以影响塔机动态性能的关键模态频率第一、二阶频率为优化目标,以强度、刚度和稳定性等为约束,通过动态灵敏度分析确定了对优化目标影响较大的构件截面尺寸参数作为设计变量,应用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL和优化模块实现了塔机的结构动态优化设计,优化实例表明结构的动态性能明显提高.     

基于ANSYS Workbench隧道车车架强度有限元分析

应用Creo建立某隧道车车架实体模型,给出了车架应力分析时的模型简化方法。根据车架的受力特点,提出了两个有限元分析的边界条件,建立了有限元模型。用ANSYS Workbench分别求解两种边界条件下,车架的应力大小和应力分布规律,进行了对比分析,得到了满载静止状态下车架等效应力分布云图,及车架变形云图。     

通信铁塔动力效应分析

为研究通信铁塔在风载荷与地震影响下的结构振动及其稳定,使用ANSYS有限元分析软件对通信铁塔的风荷载受力情况、地震反应和模态进行动力效应分析.结果表明:在正常大风工况下,铁塔基础作用力最大,铁塔的基础作用力是由风速大小控制的.随着通信铁塔高度的增加,结构的自振频率减小,结构刚度减小;通信铁塔的结构刚度较大,其基本周期均...     

异步电机典型构件系统的模态及结构位移分析

为了研究振动噪声及结构位移对异步电机的疲劳及寿命影响,以某型舰艇实用异步电机为研究对象,选取电机转子、风扇及其传动件作为典型构件系统,分别进行系统有限元模态分析及瞬态动力学分析。给出了构件系统的单元类型,确定了构件系统静力学分析及有预应力条件下的模态分析方法,并在不同的转速、风力与载荷情况下,进行构件系统的瞬态动力学应力分析。得到了某型舰艇异步电机典型构件系统的振型、固有频率及其最大结构位移,为进一步研究舰艇电机的减震隔噪技术奠定了理论基础。     

基于ANSYS的剪板机机架有限元分析

以某锻压机床厂的剪板机机架体为研究对象,使用大型通用化有限元软件ANSYS作为分析工具。对其进行了线性静态分析和模态分析,分析出机架的刚度值及其强度值,为后续的优化提供依据。     

某新型索塔结构的力学性能模型试验与理论分析

桥梁模型试验是研究复杂桥跨结构或复杂构造细节的重要手段之一。主要介绍了某新型桥塔结构的模型试验及其施工工艺研究,并用大型有限元计算软件ANSYS重点对索塔模型的塔柱、横梁部分进行受力分析,并与桥塔模型试验结果对比。从理论与试验两方面都证明桥塔设计安全合理。     

某天气雷达站塔楼结构时程分析

运用通用有限元程序ANSYS对某天气雷达站塔楼结构进行了自振特性分析及地震载荷作用下的时程分析,通过计算得出了雷达站塔楼的前20阶频率、振型,并进一步计算了在地震作用下时程分析的位移及内力,结果表明该结构具有很大的抗侧刚度,且沿高度分布均匀,自振频率满足结构使用要求,验证了结构设计的可靠性,为结构设计提供了可靠的参考数据．