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2.0MW发电机底架静动态有限元分析

2011-06-20 来源:中国风电资讯 浏览数:1822

  工况二:各部件自重+发电机极端扭矩
  在此工况下,发电机底架的最大等效应力为90.4MPa,出现在右侧纵梁下底板根部边缘,等效应力云图见图6所示;最大变形量为9.05mm,出
现在右侧纵梁尾端,变形云图如图7所示。

  2.4强度校核及优化
  检验结构满足强度要求的条件是:[σ]≥σmax。[σ]是考虑安全系数的许用应力值,[σ]= σs/s,其中σs为材料屈服强度, s是安全系数。在考虑1.2的安全系数下,许用应力为287.5MPa(板厚≤16mm)和279MPa(16mm<板厚≤40mm)。σmax是发电机底架的最大等效应力。由分析结果可见,发电机底架最大等效应力为122.62MPa,远小于材料许用应力,满足静强度要求。
  由于安全裕度比较高,可对发电机底架进行结构优化,用减小部分钢板板厚度和在纵梁腹板上开减重孔的方式,减轻发电机底架的重量。
  3 发电机底架模态分析
  发电机底架不仅承受叶轮、发电机转动时所产生的周期性激励,还要承受随机风载传递过来的作用力,由于它们的作用,电机底架将产生振动,这种振动会引起结构的附加应力,直接影响结构强度,而且有可能引起共振。因此,必须考虑发电机底架的结构动力学响应的影响,对电机底架进行自振特性分析,计算其固有频率和振型。
  3.1动力学控制方程
  模态分析用来确定结构的振动特性的一种技术,是其他动力学分析的起点和基础。假设发电机底架为线弹性,处于小变形范围内,由平衡方程、物理方程和几何方程导出动力学基本控制方程:

  3.2 发电机底架模态分析
  在对发电机底架进行模态分析时,首先要建立有限元模型,建模过程与静力分析大体相同,将发电机等质量不可忽略的部件用一个位于部件质心的质量单元来模拟,并通过耦合方程建立其与发电机底架之间的连接关系。边界约束与静力分析一样,将发电机底架与主机架螺栓连接的位置进行固定约束,然后进行分析计算。
  在发电机底架的结构动力响应中,低阶模态占主要地位,高阶模态对结构的响应贡献很小,贡献度随阶数的增加迅速减小。而且,由于结构阻尼的作用,高频响应衰减很快,所以,对于高阶模态可忽略不计。本文采用Block Lanczos法对发电机底架进行了自振特性分析,求解结构的前6阶固有频率及振型。
  3.3计算结果
  表2给出了前6阶固有频率和,振动形式。

【延伸阅读】

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