基于ANSYS有限元軟件對在役風(fēng)電塔筒的靜動態(tài)模擬與安全評估研究.pdf

1、工業(yè)的快速發(fā)展，對能源的需求也日益加大，世界各國能源處于嚴(yán)重短缺狀態(tài)，風(fēng)力以其清潔、取之不盡的優(yōu)勢，成為世界各國爭相發(fā)展的能源，也是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展相對較成熟，應(yīng)用前景最好的一種能源方式。風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū)大多偏遠(yuǎn)，地理?xiàng)l件惡劣，風(fēng)力發(fā)電主要要借助于風(fēng)來提供動力，所以風(fēng)電塔筒常年處在強(qiáng)風(fēng)大風(fēng)的持續(xù)沖擊下，難免會使存在缺陷的塔筒發(fā)生倒塌事故，對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)造成相當(dāng)大的損失。而對風(fēng)電塔筒進(jìn)行早期故障的方法有限，目前主要是通過無損檢測手段進(jìn)行檢測

2、，來判斷塔筒的缺陷存在部位，此舉對人力及成本的需求大，且檢測周期長，實(shí)現(xiàn)不了對風(fēng)電塔筒在役運(yùn)行下進(jìn)行快速實(shí)效的檢測，從而對早期故障的預(yù)判及安全評估帶來困難，為此我們借助于有限元分析方法，基于強(qiáng)度理論，結(jié)構(gòu)動力學(xué)原理等有限元分析方法，以及ANSYS軟件的相關(guān)規(guī)范，對在役風(fēng)電塔筒做了詳細(xì)的靜態(tài)和動態(tài)分析并對其結(jié)果進(jìn)行了分析，在此理論基礎(chǔ)上，對研究結(jié)果通過先進(jìn)的磁記憶技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，得到理論下的風(fēng)電塔筒危險位置與實(shí)際無損檢測得到的危險位置很好

3、的對應(yīng)。論文的研究成果為在役風(fēng)電塔筒的早期故障預(yù)測與安全評價提供了技術(shù)參考，具有一定指導(dǎo)意義和工程實(shí)用價值。論文主要內(nèi)容如下:
　　 （一）利用有限元分析方法，建立了風(fēng)電塔筒的有限元分析模型，同時將風(fēng)電塔筒實(shí)際運(yùn)行下的四種典型工況折算為能在ANSYS軟件規(guī)范下加載到風(fēng)電塔筒有限元模型上的載荷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在四種工況條件下對在役風(fēng)電塔筒的靜態(tài)分析，從應(yīng)力分布和塔筒隨高度方向上的位移偏移量得出了塔筒運(yùn)行下的應(yīng)力集中部位以及塔筒發(fā)生偏移

4、的最大部位。
　　 （二）在上述有限元模型的基礎(chǔ)上，對風(fēng)電塔筒進(jìn)行了動態(tài)分析，得到了風(fēng)電塔筒運(yùn)行下的固有頻率和振動模型，同時從振動模型上進(jìn)一步到了風(fēng)電塔筒的應(yīng)力集中部位以及塔筒塔身發(fā)生變形最嚴(yán)重的部位，為進(jìn)行無損檢測做了理論依據(jù)。
　　 （三）通過上述靜態(tài)和動態(tài)分析結(jié)果，在風(fēng)電場對在役的風(fēng)電塔筒進(jìn)行了有針對性的磁記憶檢測，驗(yàn)證了應(yīng)力集中部位，對缺陷進(jìn)行了定量分析，進(jìn)一步通過傳統(tǒng)的射線檢測技術(shù)對應(yīng)力集中部位進(jìn)行了定性分析，