大型風(fēng)力發(fā)電機機艙結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、目前，隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求和依賴日益強烈，人類正面臨著環(huán)境、能源、可持續(xù)發(fā)展的迫切問題，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)作為綠色能源得到了飛速的發(fā)展，近些年來涌現(xiàn)出的風(fēng)電廠商不斷增多，風(fēng)機的容量也不斷做大，但是，這造成了風(fēng)機制造產(chǎn)能嚴重過剩，帶來風(fēng)機價格的大幅走低的結(jié)果，讓風(fēng)機制造商感受到巨大的成本壓力。各大風(fēng)機制造商紛紛回過頭來注重風(fēng)機的質(zhì)量，制造成本等問題，尤其是關(guān)注于大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和機械性能的提升，在解決大型結(jié)構(gòu)件優(yōu)化和振動特性的研究上有了一

2、定的需求。本文以優(yōu)化兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)為主，設(shè)計機艙平臺和桁架結(jié)構(gòu)，關(guān)注于結(jié)構(gòu)的振動特性，在解決機艙結(jié)構(gòu)的振動問題上提供了可參考的設(shè)計方案。
　　首先，對風(fēng)力發(fā)電機機艙平臺結(jié)構(gòu)進行受力分析和機械設(shè)計，了解現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理問題和平臺所承受的載荷，在Hyperworks軟件中對機艙平臺進行概念設(shè)計，結(jié)合拓撲優(yōu)化理論，為結(jié)構(gòu)找到更為合理的設(shè)計方案，然后對結(jié)構(gòu)中的板型厚作為控制變量尺寸優(yōu)化，達到減少制造材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)質(zhì)量的目的，校核

3、機艙平臺結(jié)構(gòu)的疲勞強度，查看其能否滿足25年的設(shè)計壽命要求。
　　其次，在已有的設(shè)計平臺方案的基礎(chǔ)之上，優(yōu)化設(shè)計機艙桁架的布置形式和截面形狀，拓撲優(yōu)化時，需要綜合考慮結(jié)構(gòu)在各個方向的應(yīng)變能、系統(tǒng)模態(tài)、最大位移等，結(jié)合結(jié)構(gòu)的加工工藝，對機艙桁架進行建模。然后為找到各個截面針對不于同載荷更為合理的截面形狀，用Model Center軟件調(diào)用Ansys的求解器對模型進行桁架截面選型，求解算法為達爾文遺傳算法，完成機艙桁架的優(yōu)化設(shè)計。