兆瓦级风力发电机组机舱罩规划与核算办法规划,核算,办法,规划办法,和核算办法,机舱罩,兆瓦级,规划和,风力发电,风力发电机

　　资料UD_GRP应变εperm/%拉应变0.35压应变-025资料泡沫塑料PUR50玻璃钢密度/kgm－弹性模量/MPaEx3600Gxy3652Ez992Gyz426泊松比（保定天神威电科技有限公司技能研制中心，河北保定07000）跟着国内风电商场的快速开展以及竞赛的日趋激烈，各首要整机厂商都开端将重心转向关键技能的研制和立异，以促进并保证企业中心竞赛力的构成。在风机中心技能中，首要部件的规划对整机的经济性起到至关重要的作用。在风机首要部件中，因为资料、核算和出产等多方面的要素，机舱罩的规划成为一个难点。现在兆瓦级风力发电机组机舱罩干流规划为纯玻璃钢结构，建模和核算办法多选用各向同性资料进行模仿，等效失效强度为判据，中心选取很大安全系数。这导致机舱罩的质量明显增加，阻隔作用反而并不抱负。本文引荐的一种“三明治”结构的机舱罩规划方案在这些方面具有很大的优越性。本文从规划和强度核算的视点动身，以一款选用“三明治”结构，适用于A、兆瓦级风力发电机组的机舱罩为例，对机舱罩的规划核算办法进行概念性的论述与讨论。型风力发电机组机舱罩结构示意图。该机舱罩的规划选用“三明治”结构，外层为玻璃钢铺层（GRP），中心层为泡沫塑料（PUR），内层为玻璃钢铺层（GRP）。相关于传统机舱罩结构，“三明治”结构的优势在于可以取得更好的强度和更轻的质量，阻隔作用比较拔尖。机舱罩罩体和加强筋同为“三明治”结构，加强筋内部的泡沫芯层相关于罩体部分要更厚；整个机舱罩经过钢制衔接板固定到风机机架上，衔接板预埋在机舱罩罩体内部。因为保护和设备装置等原因，机舱罩罩体有一些必要的开孔，这些开孔方位经过法兰进行加强，尽可能做到等强度规划。资料特点玻璃钢、泡沫塑料和钢板选用线弹性资料模仿，其间玻璃钢为复合资料，各向异性。资料特点见表1。因为玻璃钢选用单向纤维铺层办法，关于极限载荷可以运用应变来评价结构强度的可靠性。资料许用应变规模见表2FE模型机舱罩实体模型在SolidWorks软件中生成，有限元模型在NSYS软件中树立，并进行了恰当的简化。要：依据ANSYS软件渠道，对兆瓦级风力发电机组机舱罩的规划办法进行介绍，并引荐了一种三明治结构机舱罩的规划核算办法。这种结构和核算办法的优势在于可以取得更轻的质量（下降20%-40%）和更好的强度，阻隔作用比较拔尖。关键词：风力发电机组；机舱罩；铺层；三明治；有限元中图分类号：TP391.7文献标识码：A文章编号：1002－2333（2012）05－0095－03DesignNacelleCoverMegawattWindTurbineMALei,WANGGuang-qing,LIMan,WNGLin（BaodingTianweiWindPowerTechnologyCo,LtdTechnologyCenterBaoding0000China）Abstract：BasedNSYSsoftwaredesignmethodmegawattwindturbinenacellecovernewdesigncalculationmethodnacellecover“sandwich”structurealsoputforwardUsing“sandwich”structurecalculationmethodlighterweight（reducedbetterstrengthsuperiorsegregatefunctionwereobtainedKeywords：windturbine;nacelle;laminate;sandwich;FE95机械工程师2012资料失效判据注：本节触及的资料参数仅供参考。Ey制造业信息化仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPPMANUFACTURINGINFORMATIZATION载荷工况静载荷工况动载荷（一起施加静载荷）工况风载（一起施加静载荷）描绘重力机舱顶部Holdingeyes载荷g=9.81m/s各向20kN安全系数γm1.351.5加载载荷13.24ms2.25kN20kN工况Cp=08Cp=06Cp=05Cp=08Cp=06Cp=051777Pa1333Pa1111Pa1777Pa1333Pa1111Pa1351102400Pa1800Pa1500Pa1955Pa1466Pa1222Pa载荷工况风向cp=08cp=06机舱罩cp=06方位工况工况1工况2工况3工况4工况5工况6应变分类铺层方向上最大应变值ε000925%-000992%01865%01304%00345%00576%02094%02126%00674%00589%0228%01567%Dfailure065063是否满意工况工况1工况2工况3工况4工况5工况6应变分类铺层方向上最大应变值ε00208%00140%02983%02363%00430%00264%0072%00865%01774%02350%failure是否满意有限元模型中机舱罩罩体选用适用于“三明治”结构的shell181单元区分；因为加强筋内部泡沫芯层较厚，不宜选用壳单元进行核算，所以加强筋的玻璃钢外层和内部泡沫芯层别离选用shell181和solid186单元区分；衔接板选用solid186单元区分。为了得到最优成果，网格区分尽可能区分为规矩形状。FE模型中所有触摸选用MPC算法，衔接板与风机机架触摸面上的节点自由度全束缚。玻璃钢铺层和载荷施加都有各自独立的坐标系。为避免保护人员下跌，机舱罩上设置有安全吊环（Holdingeyes），安全吊环方位为纯玻璃钢铺层结构，强度核算运用的FE模型独自树立。“三明治”结构中，玻璃钢铺层的厚度由整流罩的强度确认，层数和方向取决于出产工艺，因为触及成型产品信息，下面铺层厚度和视点将不会给出。全体FE模型见图2，细节FE模型见图3~图4，安全吊环方位模型见图5。载荷工况依据GL2010种，见表3。核算运用的风况为A类风场50年一遇阵风。wind=59.5msain=1.255kgm核算成果关于玻璃钢资料，从核算成果中提取每层铺层方向上的最大应变值ε，资料答应的最大应变值εpeerm查看表2，资料的失效状况failure可经过式（2）核算得到。failure时，结构满意强度要求。核算成果的每种工况下，玻璃钢每一层铺层方向上的最大拉应变和最大压应变都要经过公式（2）核算出 failure 值，并满意 failure