本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

塔筒是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，大都采用鋼質(zhì)錐形結(jié)構(gòu)。在對風(fēng)機(jī)進(jìn)行吊裝時(shí)，往往會(huì)由于天氣等因素，在還未吊裝機(jī)艙時(shí)就停止了吊裝作業(yè)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，風(fēng)機(jī)的塔筒不允許在未吊裝機(jī)艙的狀態(tài)下停放太長的時(shí)間。現(xiàn)場吊裝的工作人員往往都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使用吊車對塔筒進(jìn)行拉索作業(yè)，但是需要對塔筒進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，對這種作業(yè)方式對塔筒造成的影響進(jìn)行評(píng)定。

對塔筒進(jìn)行模態(tài)計(jì)算時(shí)，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(jìn)行模態(tài)分析時(shí)，建立的塔筒有限元模型比較簡單，沒有考慮塔筒法蘭、內(nèi)附件的質(zhì)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(shí)際剛度之間存在較大的差異，所以計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況之間存在較大誤差，不能反映塔筒的真實(shí)情況，計(jì)算結(jié)果也不能有效的指導(dǎo)工程應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在對塔筒進(jìn)行模態(tài)計(jì)算時(shí)誤差較大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)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(jié)、塔筒法蘭和地基；

(2)根據(jù)錐形塔筒的幾何參數(shù)，建立其有限元模型；

(3)設(shè)置錐形塔筒有限元模型中各筒節(jié)之間的連接關(guān)系和部件屬性；

(4)對錐形塔筒的有限元模型施加預(yù)應(yīng)力載荷，進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算；

(5)對錐形塔筒的有限元模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，得到錐形塔筒在不同預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)計(jì)算結(jié)果。

進(jìn)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(jìn)一步的，所述錐形塔筒的有限元模型包括內(nèi)附件的質(zhì)量，內(nèi)附件的質(zhì)量通過設(shè)置塔筒材料的密度添加。

進(jìn)一步的，所述錐形塔筒的有限元模型中，各筒節(jié)之間、各筒節(jié)與塔筒法蘭之間的連接通過共節(jié)點(diǎn)處理。

進(jìn)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(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置地基的剛度。

進(jìn)一步的，所述錐形塔筒的有限元模型還設(shè)有邊界約束條件，邊界約束條件為地基全約束。

進(jìn)一步的，所述預(yù)應(yīng)力載荷施加在錐形塔筒有限元模型的塔頂節(jié)點(diǎn)處，方向豎直向上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在建立塔筒的有限元模型時(shí)，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(shí)際剛度之間的差異，使其計(jì)算結(jié)果更接近于實(shí)際情況，從而減少對塔筒模態(tài)計(jì)算的誤差。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法的流程圖；

圖2為實(shí)施例中錐形塔筒的有限元模型；

其中1為塔筒筒節(jié)，2為塔筒法蘭，3為地基。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的在于提供一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在對塔筒進(jìn)行模態(tài)計(jì)算時(shí)誤差較大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)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(jié)、塔筒法蘭和地基；

(2)根據(jù)錐形塔筒的幾何參數(shù)，建立其有限元模型；

(3)設(shè)置錐形塔筒有限元模型中各筒節(jié)之間的連接關(guān)系和部件屬性；

(4)對錐形塔筒的有限元模型施加預(yù)應(yīng)力載荷，進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算；

(5)對錐形塔筒的有限元模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，得到錐形塔筒在不同預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)計(jì)算結(jié)果。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例提供一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法，用于對錐形塔筒進(jìn)行模態(tài)計(jì)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(jié)、塔筒法蘭和地基；

(2)將錐形塔筒的幾何模型導(dǎo)入有限元軟件，根據(jù)錐形塔筒的幾何參數(shù)，建立錐形塔筒的有限元模型，如圖2所示，在本實(shí)施例中，有限元軟件采用ansys軟件；

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

錐形塔筒采用梁單元建模，各筒節(jié)之間通過共節(jié)點(diǎn)連接；考慮到塔筒法蘭、內(nèi)附件的質(zhì)量和地基剛度的影響，在塔筒的有限元模型中，通過調(diào)整塔筒材料的密度添加內(nèi)附件的質(zhì)量；各筒節(jié)之間、筒節(jié)與塔筒法蘭之間的連接通過共節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理；地基使用combine14單元模擬，通過設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置地基剛度；對錐形塔筒有限元模型的施加地基全約束，作為其邊界約束條件；

(4)對錐形塔筒的有限元模型施加預(yù)應(yīng)力載荷，進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算；

在錐形塔筒有限元模型的塔頂節(jié)點(diǎn)處施加預(yù)應(yīng)力載荷，方向豎直向上，采用有限元分析軟件中的靜力學(xué)計(jì)算模塊對錐形塔筒的有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算；

(5)在對錐形塔筒有限元模型靜力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用有限元分析軟件中的模態(tài)計(jì)算模塊進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，得到錐形塔筒在不同預(yù)應(yīng)力水平下的模態(tài)計(jì)算結(jié)果，即得到錐形塔筒的各階模態(tài)頻率和模態(tài)振型，并根據(jù)錐形塔筒在不同預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行渦激計(jì)算。

本實(shí)施例中的靜力學(xué)計(jì)算模塊和模態(tài)計(jì)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。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種錐形塔筒預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算方法，包括如下步驟：建立錐形塔筒的幾何模型，包括塔筒筒節(jié)、塔筒法蘭和地基；根據(jù)錐形塔筒的幾何參數(shù)，建立其有限元模型；設(shè)置錐形塔筒有限元模型中各筒節(jié)之間的連接關(guān)系和部件屬性；對錐形塔筒的有限元模型施加預(yù)應(yīng)力載荷，進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算；對錐形塔筒的有限元模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，得到錐形塔筒在不同預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在建立塔筒的有限元模型時(shí)，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(shí)際剛度之間的差異，使其計(jì)算結(jié)果更接近于實(shí)際情況，從而減少對塔筒模態(tài)計(jì)算的誤差。

技術(shù)研發(fā)人員：齊濤;蘇鳳宇;董姝言;晁貫良;何海建;楊揚(yáng);程林志;楊海鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：許繼集團(tuán)有限公司;許昌許繼風(fēng)電科技有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.06
技術(shù)公布日：2017.09.08