基于非线性有限元理论的风力发电机组法兰_螺栓连接分析方法研究.pdf

第 33 卷 第 8 期 可再生能源 Vol.33 No.8 2015 年 8 月 Renewable Energy Resources Aug. 2015 基于非线性有限元理论的风力发电机组 法兰- 螺栓连接分析方法研究 孟春玲 1 ， 石 扬 2 ， 傅 程 2 ， 梁 韬 1 （1.北京工商大学材料与机械工程学院， 北京 100048； 2. 中国船级社质量认证公司， 北京 100007） 摘 要： 以风力发电机组叶片根部法兰 螺栓连接为例，研究了法兰 螺栓连接分析方法。 根据风力发电机组法 - - 兰 螺栓连接结构的特点， 采用非线性有限元分析方法建立多种法兰 螺栓连接分析模型， 对模型的单元类型 - - 选择、各部件连接关系的处理及接触对的建立方式进行了研究；分析了单元类型、接触关系等因素对有限元计 算结果的影响；提出了针对不同分析需求的风力发电机组法兰 螺栓连接有限元分析方案；为风力发电机组法 - 兰 螺栓连接结构的设计和强度分析提供理论基础。 - 关键词： 风力发电机； 法兰 螺栓连接； 有限元； 非线性接触分析 - 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） TK83 A 1671-5292 2015 08-1185-06 DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.08.011 0 引言 计可靠性以及保证机组安全可靠运行具有重 法兰 螺栓连接是风力发电机组部件间主 要意义。 - 要连接形式，也是风力发电机组设计和运行过 1 连接螺栓应力的理论计算 程中容易出现问题的部位， 因此法兰 螺栓连 风力发电机组连接螺栓为摩擦型受拉连 - 接的足够强度和可靠性是保证风力发电机组 接件。 螺栓应力来源于 部分载荷，即风载中 3 正常稳定运行的必要条件。 风力发电机组的法 弯矩分量 产生的轴向力、螺栓预紧力 及 M F xy 兰 螺栓连接结构所承受的载荷非常复杂，用 沿螺栓轴线方向的载荷 。 - FZ 简单的工程分析方法无法充分考虑到连接部 根据《 机械设计手册》 螺栓连接的强度计 件整体性、力的传递方式以及结构部件应力集 算公式， 螺栓承受弯矩 Mxy 产生的最大轴向 [1] [ 2