结构强度评估.doc

风力发电机组结构强度评估 鉴衡认证中心 2007-8-26 c 北京鉴衡认证中心有限公司内容 ? 评估作用 ? 评估内容 ? 评估方法 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的作用 ? 结构强度是风机安全的重要内容 2006年8月10日桑美台风在苍南鹤顶山风电场造成的风机损坏 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的作用 ? 结构强度是风机设计的重要部分 对最终设计的 强度进行详细分析 同一组载荷下 不同设计概念 的比较 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 结构强度评估主要针对风机受力部件的 ? 极限强度 ? 疲劳寿命 ? 屈曲 ? 模态 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的方法 结构强度设计方法 结构强度评估方法 ? 一般采用计算的方法 ? 对计算报告进行全部或 部分复现 ? 也可以采用试验的方法 进行部件的疲劳分析 ? 对试验报告进行审查,如 果必要的话,进行见证试 验 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 总则 需要考虑载荷形式、结构几何形状、材料性质对强度的影响； 分析方法不能前后矛盾； 可以采用合理的工程分析方法； 使用数值模拟方法可以进行更精确的分析； 如果必要的话，需要考虑非线性分析方法； 需要采用动力学方法进行分析，如果采用准静力学分析，要考 虑动力放大系数（dynamic magnification factors) 。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 载荷 要选取对结构安全有决定性影响的载荷工况； 需要考虑共振效果和冲击载荷； 载荷安全系数根据工况选取； 载荷的施加方式要能够正确的反映真实的结构 受力情况； 如果必要的话，需要进行时序计算，时序计 算中要使用合理的载荷 。 c 北京鉴衡认证中心有限公司 三个叶根载荷相同和不同时分别对应的 轮毂应力分布 结构强度评估的内容 ? 结构 如果采用有限元方法进行强度 分析，要根据结构特点和要分 析的问题选用合理的单元： 单元类型； 单元数量。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 材料 不同材料使用不同的局部安全系数； 根据材料性质不同选取破坏准则； 脆性材料：最大主应力法则 半韧性材料：最大主应力法则和von Mises 法则 韧性材料: von Mises 法则和最大剪应力法则 根据材料曲线决定是否可以采用线性 分析方法（塑性）。 低碳钢试件在静拉伸试验中，通 常可直接得到拉伸曲线，即F－ △L曲线，用准确的拉伸曲线可 直接换算出应力应变曲线。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 关注位置 关注位置的选择要有合理的依 据： 结构几何形状； 相关设计（槽、凸台、钻孔）； 施力位置； 焊缝。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 疲劳分析方法 可以使用应力谱和Palmgren/Miner损伤累 积理论进行计算； 如果必要的话，使用应力-时间谱和损伤 累积理论进行计算； 在比对两个设计的时候，可以使用等效应 力谱进行计算； 根据不同的失效后果选取局部安全系数； 可以通过试验的方式进行部件疲劳分析。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 疲劳分析方法——S-N曲线 根据Euro code 3和GL《Guideline for the Certification of Wind Turbines》的要求选取S-N曲线； 可以采用其他合理的选取方式。 GL规范中规定的球墨铸铁材料的 S-N曲线，将存活概率从50%提高到 97.7%。 c 北京鉴衡认证中心有限公司结构强度评估的内容 ? 对强度分析报告（采用有限元方法）的基本要求： 报告应该与相应的图纸（本身和相邻结构的装配图和截面图）、 技术规格书（生产和材料）一同提交； 报告应有清晰的名称、版本号、时间、编写人； 报告中的名词、符号和单位都应有明确的注释； 报告应详细列出引用的标准、规范或者参考文献； 报告中应包括使用的坐标系、坐标转换关系、单元类型分布和数 量，载荷工况和子工况，载荷施加方式，使用的计算程序； 报告中如果采用了简化的力学模型，应明确说明简化过程； 报告中应包括计算的全部输入数据； 报告中应包括中间过程结果和最终结果的数据。 c 北京鉴衡认证中心有限公司机械结构部件评估内容 ? 叶片 材料特性 计算分析 图纸和截面信息 生产工艺 ? 机舱罩和导流罩 装配图和部件图 材料特性 受力分析 试验报告 ? 轮毂 装配图和截面图 强度分析 材料特性 ? 螺栓连接 设计计算 强度分析 安装说明 维护说明 装配图和部件图 c 北京鉴衡认证中心有限公司机械结构部件评估内容-续 ? 变桨和偏航系统