風(fēng)電機(jī)組疲勞壽命分析
風(fēng)電機(jī)組是將風(fēng)能有效轉(zhuǎn)化為電能的大型設(shè)備,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)壽命為20年。顯而易見,風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命分析至關(guān)重要。
風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命分析主要分為兩大類:線性疲勞和非線性疲勞。
線性疲勞指在零部件應(yīng)力大小隨外載大小線性變化的條件下由載荷時(shí)間序列導(dǎo)致的疲勞。此類疲勞分析可通過專業(yè)的疲勞分析軟件,如nCode、FE-Safe等來分析疲勞壽命。基本分析流程如下:
1、 通過有限元分析軟件獲得單位載荷分量作用下零件的應(yīng)力結(jié)果并保存為文件;
2、將獲得的多個(gè)應(yīng)力結(jié)果文件導(dǎo)入專業(yè)疲勞分析軟件;
3 、將多個(gè)載荷分量時(shí)間序列導(dǎo)入專業(yè)疲勞分析軟件;
4 、在專業(yè)疲勞分析軟件中設(shè)置高周疲勞SN曲線;
5 、提交計(jì)算,獲得零件的疲勞壽命結(jié)果。
非線性疲勞指在零部件應(yīng)力大小隨外載大小非線性變化的條件下由載荷時(shí)間序列導(dǎo)致的疲勞。專業(yè)的疲勞分析軟件基于線性疲勞假設(shè),故此類疲勞分析無專業(yè)軟件可用。但可自行計(jì)算應(yīng)力時(shí)間序列,并做雨流計(jì)數(shù),再利用疲勞損傷累積法則統(tǒng)計(jì)疲勞壽命。基本分析流程如下(以輪轂和葉片連接螺栓為例):
1、從各個(gè)有限元工況的分析結(jié)果中,針對(duì)每個(gè)螺栓,提取合成彎矩大小和方向?qū)β菟ㄎkU(xiǎn)截面(靠近螺紋旋合部位的截面)應(yīng)力的三個(gè)影響矩陣(螺栓采用梁?jiǎn)卧M,可提取x向的軸向應(yīng)力及y、z向的彎曲應(yīng)力);
2、將合成彎矩大小和方向的時(shí)間序列在三個(gè)影響矩陣的基礎(chǔ)上分別進(jìn)行二維插值,得到每個(gè)螺栓危險(xiǎn)截面上的三個(gè)應(yīng)力時(shí)間序列;
3、 依據(jù)三個(gè)應(yīng)力時(shí)間序列,采用三角插值公式計(jì)算每個(gè)螺栓危險(xiǎn)截面圓上每隔30°的點(diǎn)(12個(gè))的應(yīng)力時(shí)間序列;
4、 針對(duì)每個(gè)螺栓,對(duì)以上12個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)間序列依次進(jìn)行雨流計(jì)數(shù),記錄各個(gè)循環(huán)的應(yīng)力范圍,根據(jù)GL標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算螺栓的疲勞等級(jí),根據(jù)Eurocode3-1-9選取SN曲線,依次統(tǒng)計(jì)各個(gè)點(diǎn)的年損傷值,將12個(gè)點(diǎn)中的最大年損傷值定為該螺栓的年損傷值。

責(zé)任編輯:電改觀察員
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