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塔筒法蘭聯(lián)接處螺栓作為風力發(fā)電機組重要的聯(lián)接件，其聯(lián)接的可靠性決定著整個風力發(fā)電機組的整體可靠性，傳統(tǒng)螺栓聯(lián)接強度分析理論只對螺栓組聯(lián)接受軸向載荷或受傾覆力矩的情況進行了簡單分析。實際上，螺栓聯(lián)接從聯(lián)接方式可分為：同心夾緊和偏心夾緊，即螺栓軸線與被聯(lián)接彈性體橫向?qū)ΨQ中心線是否一致。從加載方式可分為：同心加載和偏心加載，即外載荷作用線與螺栓軸線是否一致。國內(nèi)對于偏心夾緊和偏心加載的情況尚未有相關(guān)的理論分析，針對傳統(tǒng)螺栓聯(lián)接理論分析的局限性，結(jié)合一種螺栓聯(lián)接標準—螺栓聯(lián)接理論，從新的角度對風力發(fā)電機組塔筒法蘭聯(lián)接處螺栓進行理論分析，并結(jié)合有限元分析進行螺栓接觸強度分析，為螺栓聯(lián)接設(shè)計提供新的理論依據(jù)。
在Pro/E中建立幾何模型，重點分析法蘭聯(lián)接處螺栓，為模擬真實情況，上、下法蘭也截取了部分長度的塔筒壁，法蘭組件的幾何模型。在MSC.Mentat環(huán)境中建立法蘭螺栓聯(lián)接接觸有限元模型。模型均采用六面體單元劃分，為了體現(xiàn)關(guān)鍵部位對結(jié)果的影響，在法蘭圓角處進行網(wǎng)格適度加密，單元總數(shù)為58642模型包括上法蘭、下法蘭和136個螺栓及螺母。各部件所用材料均為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，彈性模量、泊松比為0.3。根據(jù)實際裝配關(guān)系建立接觸關(guān)系接觸分析中所用的載荷來自于企業(yè)提供的風力發(fā)電機組極限工況載荷數(shù)據(jù)。將分析過程分為預緊工況和工作工況兩種情況，預緊工況約束螺栓的X、Y向位移，并給136個螺栓施加預緊力工作工況中撤銷預緊力，鎖定螺栓長度。為了更好地模擬力的傳遞，在上塔筒頂端中心建立RBE3單元，將特定高度點載荷pointload均勻施加到塔筒壁上，施加載荷螺栓預緊后，各接觸面接觸良好，各零部件應力值均在屈服強度下，施加極限工況后，各接觸面間仍保持良好的接觸狀態(tài)，應力值稍有增加。有限元分析得到螺栓在僅施加預緊力和極限載荷后的應力云圖。在僅施加預緊力工況下，對螺栓施加10kN螺栓的預緊力，螺栓最大應力為675.2MPa，螺栓最大應力出現(xiàn)在螺栓螺紋聯(lián)接第一圈附近。施加極限工況后，螺栓最大應力為680.1MPa，最大應力也出現(xiàn)在螺栓螺紋聯(lián)接第一圈附近。
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