塔筒疲劳计算MicrosoftOfficeWord文档

1、【技术】SL1500风电机组65米塔筒疲劳分析报告北极星风力发电网  来源:云上的未来    2016/3/15 11:08:03  我要投稿  关键词: 塔筒疲劳分析 SL1500_ HT34风力发电机组 疲劳载荷值北极星风力发电网讯:本报告是针对SL1500_ HT34风力发电机组的65米塔筒进行的疲劳分析，风区为S类风区（年平均风速为8.5 m/s，极限风速为50年一遇3秒阵风达到70 m/s）。本报告采用的软件分别是载荷计算软件Bladed软件和有限元分析软

2、件Ansys软件。疲劳载荷及载荷谱来自于Bladed软件的计算结果，应力集中系数的求解来自于有限元分析软件。对于塔筒疲劳分析可根据ENV 1993-1-1标准，可按照钢结构疲劳载荷计算方法：SN曲线的斜率分别为3和5，转折点载荷循环次数为nD=5.0×106如下图进行计算分析（m=4）：其中，根据ENV 1993-1-1标准，可得：公式中参数（1）转折点对应疲劳载荷幅值sD下的最大循环次数 nD = 5.0×106次；（2）材料安全系数                    

3、            gM = 1.15；（3）DC（Detailcategory）                       DCsc；是指在2百万次循环载荷条件下对应的疲劳应力幅值。（4）公式sDDC×（2×106/nD）1/3/gM×（25/t）1/4上式括号  内为不考虑修正的情况下，根据m=3可以得到sDDC×（2×106/nD）1/3标准的SN曲线推导

4、得到的（其中，sD对应循环次数nD；DC即sc对应循环次数2×106）1/gM×（25/t）1/4为考虑壁面厚度和材料安全系数（5）transfer function( . )是对安全系数的综合考虑下面就分别塔筒门、塔筒壁等处进行分析：1、塔筒门疲劳分析【技术】SL1500风电机组65米塔筒疲劳分析报告(2)北极星风力发电网  来源:云上的未来    2016/3/15 11:08:03  我要投稿  关键词: 塔筒疲劳分析SL1500_ HT34风力发电机组疲劳载

5、荷值在单位载荷弯矩Mnor=109Nmm作用下，经过有限元软件分析得到塔筒门处的应力云图如下：通过应力云图推算出塔筒焊缝的应力曲线如下图中粉色曲线：取出0.9倍塔筒壁厚度对应的焊缝应力值和1.5倍塔筒壁厚度下对应的焊缝应力值两点做一条直线，则有焊缝厚度为0时的对应焊缝应力值为smax4.44 N/mm2又有snor=Mnor/W其中，W =（da4-di4）×p/32/dada塔筒外径di 塔筒内径得出：snor3.13 N/mm2因此得到应力集中因子为SCFsmax/snor4.44/3.131.42考虑塔筒门的焊缝取DC100，如塔筒壁厚为26 mm，则m=4情况下等效疲劳载荷循

6、环次数参考值为nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108转折点处对应疲劳载荷值为sD100×（2×106/5×106）1/3/1.15×（25/26）1/4= 63.44 MN/m2【技术】SL1500风电机组65米塔筒疲劳分析报告(3)北极星风力发电网  来源:云上的未来    2016/3/15 11:08:03  我要投稿  关键词: 塔筒疲劳分析SL1

7、500_ HT34风力发电机组疲劳载荷值根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：等效疲劳载荷对应的最大循环次数为nzul=63.44/(4.44×10-3×5400.7)4×5.0×106= 2.45×108则转折点的损伤系数为Damage= 2.11×108 / 2.45×108=0.861对于塔筒门附近的焊缝所受第i个疲劳载荷的最大循环次数可定义为如下：Ni=sD/(transfer function(including notch factor)×DE

8、L)m×nD其中，transfer function(including notch factor)= 106/W×SCF；W截面模量；SCF应力集中因子。又从m=3和m=5折线可知：若上面公司中中括号里的分母（即传递函数与第i个等效疲劳载荷的乘积）小于分子sD，则按m=5求解对应的最大循环次数Ni值；反之则按m=3求解对应的最大循环次数Ni值。某第i个等效疲劳载荷值实际循环次数ni则按照Bladed软件计算得到的Marcov矩阵统计得出。根据疲劳损伤原理，若Dni/Ni小于1，则说明塔筒的焊缝在20年里不会发生破坏；反之，则说明塔筒焊缝会发生破坏。在塔筒门处如按上图显示的

9、折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的焊缝处疲劳损伤值如下表所示：2、塔筒壁疲劳分析2.1 在高度0.6米处塔筒壁的疲劳分析塔筒此高度截面几何数据如下：考虑塔筒壁取DC71，高度0.6米处塔筒壁厚为26 mm，则m=4情况下等效疲劳载荷循环次数参考值为nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108转折点处对应疲劳载荷值为sD71×（2×106/5×106）1/3/1.15×（25/26）1/4= 45.05 MN/m2【技术】SL1500风电机组65米塔筒疲劳

10、分析报告(4)北极星风力发电网  来源:云上的未来    2016/3/15 11:08:03  我要投稿  关键词: 塔筒疲劳分析SL1500_ HT34风力发电机组疲劳载荷值根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：等效疲劳载荷对应的最大循环次数为nzul=45.05/(3.12×10-3×5400.7)4×5.0×106= 2.56×108则转折点的损伤系数为Damage=

11、2.11×108 / 2.56×108=0.825在塔筒壁高度为0.6米处按图1显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的疲劳损伤值如下表所示：2.2 在高度18.2米处塔筒壁的疲劳分析塔筒此高度截面几何数据如下：等效疲劳载荷循环次数参考值为考虑塔筒壁取DC71，此高度塔筒壁厚为22 mm，则m=4情况下nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108转折点处对应疲劳载荷值为sD71×（2×106/5×106）1/3/1.15= 45.49 MN/m

12、2根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：等效疲劳载荷对应的最大循环次数为注：上面表格中的数据来自于Bladed软件的计算结果。（单位：kNm）nzul=45.49/(4.66×10-3×3630.7)4×5.0×106= 2.61×108则转折点的损伤系数为Damage= 2.11×108 / 2.61×108=0.808在塔筒壁高度为18.2米处按图1显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的疲劳损伤值如下表所示：    

13、0;2.2 在高度40.6米处塔筒壁的疲劳分析塔筒此高度截面几何数据如下：【技术】SL1500风电机组65米塔筒疲劳分析报告(5)北极星风力发电网  来源:云上的未来    2016/3/15 11:08:03  我要投稿  关键词: 塔筒疲劳分析SL1500_ HT34风力发电机组疲劳载荷值等效疲劳载荷循环次数参考值为考虑塔筒壁取DC71，此高度塔筒壁厚为22 mm，则m=4情况下nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108转折点处对应疲劳载荷值为sD71×（2×106/5×106）1/3/1.15= 45.49 MN/m2根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：等效疲劳载荷对应的最大循环次数为注：上面表格中的数据来自于Bladed软件的计算结果。