基于損傷力學(xué)的風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭聯(lián)接螺栓疲勞壽命分析.pdf

1、高強(qiáng)度螺栓作為風(fēng)電機(jī)組中重要的聯(lián)接件，其疲勞強(qiáng)度直接影響風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的承載能力、安全性能和疲勞壽命。塔筒是整個機(jī)組的承載部件，故對塔筒法蘭部位的聯(lián)接螺栓進(jìn)行20年的疲勞壽命校核尤為重要。針對法蘭整圈分布螺栓數(shù)目較多、螺紋有限元分析過程復(fù)雜、螺栓內(nèi)應(yīng)力計算困難等問題，論文從工程角度出發(fā)，將工程算法與有限元法相結(jié)合，研究適用于風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭聯(lián)接螺栓疲勞壽命的分析方法。
　　綜合分析目前國內(nèi)外在風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭聯(lián)接螺栓疲勞壽命方面的研究現(xiàn)狀

2、，采用 Schmidt-Neuper算法和單扇面法蘭聯(lián)接螺栓模型的有限元法，分別建立了塔筒截面外載荷與螺栓內(nèi)應(yīng)力的關(guān)系，并選擇較為保守的工程算法計算螺栓時序內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)GL2010規(guī)范的高強(qiáng)度螺栓S-N曲線，推導(dǎo)出適用于nCode疲勞分析軟件的標(biāo)準(zhǔn)化S-N曲線。采用Miner累積損傷理論和雨流計數(shù)法，計算并獲得整圈法蘭聯(lián)接螺栓的疲勞累積損傷分布規(guī)律，進(jìn)而找出并分析最危險部位螺栓的疲勞壽命。結(jié)果表明：整圈螺栓的最大疲勞累積損傷點位于172

3、.8°和176.4°，其累積損傷值為0.555<1，滿足疲勞強(qiáng)度設(shè)計要求。
　　針對工程算法確定的危險部位螺栓（172.8°），建立螺紋聯(lián)接軸對稱模型，通過有限元分析獲得承受軸向載荷的螺紋聯(lián)接部位的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明：最大應(yīng)力位于螺紋第一圈旋合部位，且距離螺母固定面越遠(yuǎn)，應(yīng)力越小。
　　以有限元靜力學(xué)分析結(jié)果為依據(jù)，計算危險部位螺栓的疲勞累積損傷，并與工程算法結(jié)果進(jìn)行對比得出：根據(jù)螺紋聯(lián)接軸對稱模型的有限元分析，計算螺栓