格構(gòu)式截面風力發(fā)電機塔架的設計與有限元分析.pdf

1、風力發(fā)電機塔架作為支撐風力發(fā)電機組的主要裝置,有著一定的研究價值。目前,國內(nèi)最常見的傳統(tǒng)錐筒式塔架因其自身的缺點,如變形大、剛度小、導致塔架設計一般由剛度而非強度控制所以不能發(fā)揮鋼材高強的特點,并且大型錐筒式塔架對焊接質(zhì)量要求很高,在塔架起吊安裝上也存在問題。針對此種現(xiàn)狀,本文借助有限元思想及相關設計分析軟件,在系統(tǒng)的分析風力機塔架受力性能的基礎上,設計出一種新形式的風力塔架,并且對塔架的受力選型進行了研究。
　　(1)以白云鄂博

2、風場1.5MW錐筒式風力發(fā)電機塔架為參考對象,根據(jù)高聳結(jié)構(gòu)設計和鋼結(jié)構(gòu)設計相關規(guī)定,確定風力機塔架選型的基本原則,設計出格構(gòu)式截面塔架,建立簡化力學模型,確定節(jié)點設計方案,明確受力分析方法。
　　(2)利用有限元軟件SAP2000建立格構(gòu)式截面塔架的有限元分析模型,對塔架進行強度、剛度、穩(wěn)定性的分析。通過有限元分析得到塔架的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、自振頻率、塔頂位移、屈曲因子等,以此來評估塔架的可行性。
　　(3)使用SAP2000對塔架

3、進行地震反應譜分析,并且利用MATLAB擬合風載時程曲線,對塔架進行風載時程分析,確保在更復雜的實際情況下,本文所設計的格構(gòu)式風電塔架有著更好的受力特性。
　　(4)使用SAP2000軟件對塔架進行優(yōu)化設計,即使用SAP2000的自帶優(yōu)化程序?qū)λ艿母鱾€桿件篩選最合適的尺寸,并對優(yōu)化前后的材料強度利用率和用鋼量進行對比分析,最后繪制格構(gòu)式截面風力發(fā)電機塔架的施工圖。
　　通過對本文提出的全鋼結(jié)構(gòu)四肢柱左右異面格構(gòu)式風力發(fā)電塔

4、架的研究,可以得到塔柱軸向受拉承載力9349.38kN,高于有限元模擬的8990kN;軸向受壓承載力為9134.35kN,高于有限元模擬的7128kN;斜腹桿最大承載力為1031.8kN,高于有限元模擬的747.25kN;水平腹桿的最大承載力為997.1kN,高于有限元模擬的353.84kN。塔架頂端位移為420mm,為塔架總高度的0.67％。塔架的前三階屈曲因子都大于1,塔架可以滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求。經(jīng)過優(yōu)化后,格構(gòu)式風力發(fā)電機