[发明专利]一种导流罩刚度和稳定性确定方法

说明书

本发明提供一种导流罩刚度和稳定性确定方法，包括：建立风电机组导流罩的三维几何模型；将三维几何模型导入有限元分析软件，对罩体外壳进行铺层建模；定义导流罩各部件的材料属性和截面属性，建立风电机组导流罩的有限元模型；对风电机组导流罩的有限元模型施加边界条件和载荷；计算风力风电机组导流罩的最大变形值和最小屈曲因子；通过最大变形值和最小屈曲因子对于罩体外壳的玻璃钢部件刚度和稳定性进行评估。本发明对复合材料铺层建模，基于材料的正交各向异性定义材料属性，采用变形值和屈曲因子评估计算结果，判定方法更加合理，计算结果更准确。

技术领域

本发明属于风力发电机组部件强度分析技术领域，具体涉及一种导流罩刚度和稳定性确定方法。

背景技术

随着现代社会的不断发展，人们对能源的需求也快速增长。不可再生能源的传统能源因环境和贮备量不断受到限制。国家和政府正在积极发展清洁并可再生能源，以取代传统的不可再生能源。

风能是一种重要的清洁能源，对于解决全球环境和能源危机具有重要意义。近年来，受到政策鼓励，国内风力发电机组发展迅速，累计装机容量已突破1.9亿千瓦。风力机组的安全问题至关重要，为了保证设备的可靠性，必须对风力机组各个部件的结构性能进行计算分析。

导流罩作为风力发电机组的外壳，用于保护轮毂及相关零部件不收外界破坏。导流罩安全可靠是风电机组正常运行以及更高效率利用风能的重要前提，它对风电机组的稳定性、对风能利用率以及叶片的空气动力学性能都有着十分重要的影响。复合材料导流罩的刚度和稳定性分析是衡量部件可靠性的关键因素。

然而国内企业和机构尚未公开相关的发明专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电机组导流罩刚度和稳定性计算方法，本发明基于复合材料有限元仿真技术，用于解决当前该技术领域应用少、计算不准确的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种导流罩刚度和稳定性确定方法，包括以下步骤：

1、建立风电机组导流罩的三维几何模型，包括玻璃钢复合材料的罩体上顶盖、3个1/3片体和舱门，上顶盖和3个1/3片体分别通过翻边法兰螺栓连接；3个1/3片体包括壳体和内部的泡沫增强结构，所述壳体由胶衣层以及铺设于胶衣层上的玻璃纤维层组成，所述泡沫增强结构由内部的泡沫增强层以及包裹于泡沫增强层外的玻璃纤维层组成；

2、将风电机组导流罩的三维几何模型导入有限元分析软件，对玻璃纤维层进行铺层建模，玻璃纤维层铺层建模细化到单层纤维层，且考虑树脂灌注作用；

3、定义风电机组导流罩各部件的材料属性和截面属性，建立风电机组导流罩的有限元模型；

4、对风电机组导流罩的有限元模型施加边界条件；

5、对风电机组导流罩的有限元模型施加载荷；

6、计算风力风电机组导流罩的最大变形值和最小屈曲因子；

7、通过最大变形值和最小屈曲因子对于罩体外壳的玻璃钢部件刚度和稳定性进行评估。

优选的，步骤3中，定义材料属性时，分别定义沿玻璃纤维方向和垂直玻璃纤维方向的杨氏模量和泊松比；定义截面属性时，玻璃纤维层采用壳单元模拟，玻璃纤维层由几层至十几层的单层玻璃纤维组成，各层玻璃纤维的类型、厚度、铺设角度分别定义；泡沫增强层和胶衣层均采用壳单元模拟。

优选的，步骤4中，对风电机组导流罩的有限元模型施加边界条件，导流罩通过支架和锁扣固定在轮毂上，在风电机组导流罩的有限元模型中定义固定约束。

优选的，步骤5中，施加的载荷包括风载荷、重力载荷和活载荷；

所述风载荷为对导流罩外表面的各受风端面分别施加极限风压载荷；