[发明专利]大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法及装置

权利要求书

1.一种大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、建立塔顶法兰及其相关部件的几何模型，并按相互之间的装配关系进行装配，并进行网格划分，从而建立塔顶法兰疲劳分析有限元模型；

S02、施加单位载荷至塔顶法兰疲劳分析有限元模型中，并提取塔顶法兰圆角和焊缝疲劳热点单位载荷工况主应力：

S03、将提取的各应力导入MATLAB软件，先对载荷谱进行通道合并，然后通过雨流统计计算塔顶法兰圆角和焊缝疲劳损伤。

2.根据权利要求1所述的大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，在步骤S01中，相关部件包括前机架、偏航轴承、偏航制动盘以及偏航系统连接螺栓。

3.根据权利要求1所述的大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，在步骤S01中，还包括接触边界设置：模型中各部件的接触关系根据实际情况进行模拟，包括塔顶法兰与偏航制动盘、偏航轴承与偏航制动盘、偏航轴承与前机架、塔顶法兰与垫片、塔顶法兰与垫片之间的标准接触。

4.根据权利要求1所述的大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，在步骤S01中，还包括螺栓连接模拟：通过对梁单元赋予与螺栓实际的应力截面积来实现对螺栓的有效模拟，同时在根据实际情况对螺栓施加预紧力。

5.根据权利要求1所述的大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，在步骤S01中，还包括偏航轴承模拟：偏航轴承内外圈建立实体模型，滚子采用杆单元，设置杆单元属性为只受拉，在滚道的不同角度建立杆单元，并设置不同角度杆单元与滚道的初始间隙，从而模拟出滚子在滚道中的接触角。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算方法，其特征在于，在步骤S02中，选择疲劳热点时，先查看圆角和焊缝大主应力的节点，最大应力的节点一般都是在同一个区域，因此可以将此区域的节点选为疲劳计算热点；对于多工况的情况，可以选取一圈节点作为疲劳热点以保证计算结果的准确性。

7.一种大型风力发电机组塔架法兰疲劳强度计算装置，其特征在于，包括

第一模块，用于建立塔顶法兰及其相关部件的几何模型，并按相互之间的装配关系进行装配，并进行网格划分，从而建立塔顶法兰疲劳分析有限元模型；

第二模块，用于施加单位载荷至塔顶法兰疲劳分析有限元模型中，并提取塔顶法兰圆角和焊缝疲劳热点单位载荷工况主应力：

第三模块，用于将提取的各应力导入MATLAB软件，先对载荷谱进行通道合并，然后通过雨流统计计算塔顶法兰圆角和焊缝疲劳损伤。