[發明專利]風力發電機組彈性支撐連接螺栓強度評估方法及裝置

在審

• 申請號: 202110833116.3
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113486562A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 董姝言;張楚翔;唐濤;何海建;楊揚;孟令銳
• 申請（專利權）人: 許昌許繼風電科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/04;G06F113/06;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 張吉和

1.一種風力發電機組齒輪箱彈性支撐連接螺栓強度評估方法，其特征在于，包括步驟：

建立風力發電機組中彈性支撐及其載荷傳遞路徑相關部件在內的幾何模型；

對所述幾何模型劃分網格，并設置相鄰部件間的接觸關系和邊界條件，得到有限元模型；

對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最大螺栓預緊力和各極限工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓應力值，利用該彈性支撐連接螺栓應力值校核彈性支撐連接螺栓的極限強度；

對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最小螺栓預緊力和各疲勞工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓載荷-應力曲線，并利用載荷-應力曲線將疲勞載荷譜轉化為應力譜，利用應力譜得到彈性支撐連接螺栓的疲勞強度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述劃分網格包括：

對齒輪箱和主機架采用十節點四面體高階單元進行劃分；

對齒輪箱彈性支撐采用二十節點六面體高階單元進行劃分；

對齒輪箱彈性支撐連接螺栓采用梁單元進行建模。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對彈性支撐連接螺栓建立有限元模型包括：

在風機輪轂中心位置建立質量單元，通過mpc多點約束建立輪轂中心和齒輪箱端面的連接，以便于施加載荷；

在齒輪箱質心位置建立質量單元，通過mpc多點約束建立質心與齒輪箱之間的連接，以添加齒輪箱質量；

齒輪箱彈性支撐連接螺栓與主機架、連接螺栓與齒輪箱彈性支撐之間均采用梁單元連接。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接觸關系包括：齒輪箱與彈性支撐之間設置摩擦接觸，主機架與彈性支撐之間設置綁定接觸。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊界條件包括約束主機架底部所有自由度。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最大螺栓預緊力和各極限工況載荷，包括：

對該彈性支撐連接螺栓施加最大螺栓預緊力；

鎖定該預緊力并按照輪轂坐標系在輪轂中心位置施加極限載荷。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最小螺栓預緊力和各疲勞工況載荷，包括：

對齒輪箱彈性支撐連接螺栓施加最小螺栓預緊力；

鎖定該預緊力并按照輪轂坐標系在輪轂中心位置施加靜止輪轂中心疲勞極限載荷。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述校核彈性支撐連接螺栓極限強度，包括將彈性支撐連接螺栓應力值與連接螺栓許用應力值進行比較。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用應力譜得到彈性支撐連接螺栓的疲勞強度，包括：結合材料的SN曲線進行疲勞損傷計算，得到彈性支撐連接螺栓疲勞強度。

10.一種風力發電機組彈性支撐連接螺栓強度評估裝置，其特征在于，包括幾何模型建立模塊、有限元模型建立模塊、極限強度校核模塊、以及疲勞強度校核模塊；其中，

所述幾何模型建立模塊用于建立風力發電機組中彈性支撐及其載荷傳遞路徑在內的幾何模型；

所述有限元模型建立模塊用于對所述幾何模型劃分網格，并設置相鄰部件間的接觸關系和邊界條件，得到有限元模型；

所述極限強度校核模塊用于對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最大螺栓預緊力和各極限工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓應力值，利用該彈性支撐連接螺栓應力值校核彈性支撐連接螺栓的極限強度；

所述疲勞強度校核模塊用于對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最小螺栓預緊力和各疲勞工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓載荷-應力曲線，并利用載荷-應力曲線將疲勞載荷譜轉化為應力譜，利用應力譜得到彈性支撐連接螺栓的疲勞強度。