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                  一種錐形塔筒預應力模態計算方法與流程

                  文檔序號:11230756
                  一種錐形塔筒預應力模態計算方法與流程

                  本發明屬于風力發電技術領域,具體涉及一種錐形塔筒預應力模態計算方法。



                  背景技術:

                  塔筒是風力發電系統中非常重要的設備,大都采用鋼質錐形結構。在對風機進行吊裝時,往往會由于天氣等因素,在還未吊裝機艙時就停止了吊裝作業。根據相關標准的規定,風機的塔筒不允許在未吊裝機艙的狀態下停放太長的時間。現場吊裝的工作人員往往都是根據經驗使用吊車對塔筒進行拉索作業,但是需要對塔筒進行模態計算,對這種作業方式對塔筒造成的影響進行評定。

                  對塔筒進行模態計算時,最常用的方法是有限元分析法。但是在采用有限元分析法對塔筒進行模態分析時,建立的塔筒有限元模型比較簡單,沒有考慮塔筒法蘭、內附件的質量和地基剛度造成的影響,這使得塔筒有限元模型的剛度與其實際剛度之間存在較大的差異,所以計算的結果與實際情況之間存在較大誤差,不能反映塔筒的真實情況,計算結果也不能有效的指導工程應用。



                  技術實現要素:

                  本發明的目的在于提供一種錐形塔筒預應力模態計算方法,用于解決現有技術中在對塔筒進行模態計算時誤差較大的問題。

                  爲實現上述目的,本發明提供的技術方案是:

                  一種錐形塔筒預應力模態計算方法,包括如下步驟:

                  (1)建立錐形塔筒的幾何模型,包括塔筒筒節、塔筒法蘭和地基;

                  (2)根據錐形塔筒的幾何參數,建立其有限元模型;

                  (3)設置錐形塔筒有限元模型中各筒節之間的連接關系和部件屬性;

                  (4)對錐形塔筒的有限元模型施加預應力載荷,進行靜力學計算;

                  (5)對錐形塔筒的有限元模型進行模態計算,得到錐形塔筒在不同預應力下的模態計算結果。

                  進一步的,所述錐形塔筒的有限元模型中,錐形塔筒采用梁單元建模。

                  進一步的,所述錐形塔筒的有限元模型包括內附件的質量,內附件的質量通過設置塔筒材料的密度添加。

                  進一步的,所述錐形塔筒的有限元模型中,各筒節之間、各筒節與塔筒法蘭之間的連接通過共節點處理。

                  進一步的,所述錐形塔筒的有限元模型中,地基采用Combine14單元模擬,通過設置關鍵字設置地基的剛度。

                  進一步的,所述錐形塔筒的有限元模型還設有邊界約束條件,邊界約束條件爲地基全約束。

                  進一步的,所述預應力載荷施加在錐形塔筒有限元模型的塔頂節點處,方向豎直向上。

                  本發明的有益效果是:本發明提供的技術方案,在建立塔筒的有限元模型時,考慮到了塔筒法蘭對其造成的影響,減小了塔筒有限元模型剛度與實際剛度之間的差異,使其計算結果更接近于實際情況,從而減少對塔筒模態計算的誤差。

                  附圖說明

                  圖1爲實施例中錐形塔筒預應力模態計算方法的流程圖;

                  圖2爲實施例中錐形塔筒的有限元模型;

                  其中1爲塔筒筒節,2爲塔筒法蘭,3爲地基。

                  具體實施方式

                  本發明的目的在于提供一種錐形塔筒預應力模態計算方法,用于解決現有技術中在對塔筒進行模態計算時誤差較大的問題。

                  爲實現上述目的,本發明提供一種錐形塔筒預應力模態計算方法,包括如下步驟:

                  (1)建立錐形塔筒的幾何模型,包括塔筒筒節、塔筒法蘭和地基;

                  (2)根據錐形塔筒的幾何參數,建立其有限元模型;

                  (3)設置錐形塔筒有限元模型中各筒節之間的連接關系和部件屬性;

                  (4)對錐形塔筒的有限元模型施加預應力載荷,進行靜力學計算;

                  (5)對錐形塔筒的有限元模型進行模態計算,得到錐形塔筒在不同預應力下的模態計算結果。

                  下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。

                  本實施例提供一種錐形塔筒預應力模態計算方法,用于對錐形塔筒進行模態計算,具體流程如圖1所示,步驟如下:

                  (1)使用CAD軟件建立錐形塔筒的幾何模型,其中包括塔筒塔節、塔筒法蘭和地基;

                  (2)將錐形塔筒的幾何模型導入有限元軟件,根據錐形塔筒的幾何參數,建立錐形塔筒的有限元模型,如圖2所示,在本實施例中,有限元軟件采用Ansys軟件;

                  (3)設置錐形塔筒有限元模型中各筒節之間的連接關系和各部件的屬性;

                  錐形塔筒采用梁單元建模,各筒節之間通過共節點連接;考慮到塔筒法蘭、內附件的質量和地基剛度的影響,在塔筒的有限元模型中,通過調整塔筒材料的密度添加內附件的質量;各筒節之間、筒節與塔筒法蘭之間的連接通過共節點進行處理;地基使用Combine14單元模擬,通過設置關鍵字設置地基剛度;對錐形塔筒有限元模型的施加地基全約束,作爲其邊界約束條件;

                  (4)對錐形塔筒的有限元模型施加預應力載荷,進行靜力學計算;

                  在錐形塔筒有限元模型的塔頂節點處施加預應力載荷,方向豎直向上,采用有限元分析軟件中的靜力學計算模塊對錐形塔筒的有限元模型進行靜力學計算;

                  (5)在對錐形塔筒有限元模型靜力學計算的基礎上,采用有限元分析軟件中的模態計算模塊進行模態計算,得到錐形塔筒在不同預應力水平下的模態計算結果,即得到錐形塔筒的各階模態頻率和模態振型,並根據錐形塔筒在不同預應力下的模態計算結果進行渦激計算。

                  本實施例中的靜力學計算模塊和模態計算模塊都是有限元軟件Ansys中的功能模塊,如果采用其他的有限元分析軟件,采用具有相同功能的模塊即可。

                  再多了解一些
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