[发明专利]一种T型法兰地锚螺栓疲劳强度校核方法、装置及介质

说明书

本发明涉及一种T型法兰地锚螺栓疲劳强度校核方法、装置及介质，方法包括以下步骤：1)基于地锚螺栓与混凝土地基建立由弹簧和弹性体组成的力学模型；2)计算各弹性体的总刚度与弹簧的相对刚度；3)计算外载荷与地锚螺栓受力之间的关系；4)根据所述外载荷与地锚螺栓受力之间的关系计算地锚螺栓的疲劳载荷谱；5)根据地锚螺栓的疲劳载荷谱以及地锚螺栓S/N曲线计算地锚螺栓的疲劳损伤及安全系数；6)将所述地锚螺栓的疲劳损伤及安全系数与疲劳损伤许用值1作比较，实现对地锚螺栓疲劳强度的校核。本发明简化了T型法兰地锚螺栓与地基的连接模型，计算简单，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种T型法兰地锚螺栓疲劳强度校核方法、装置及介质，属于风力发电领域。

背景技术

现在大型风力发电机组塔架底部同风机基础的连接方式为L型法兰直接连接基础环，或T型法兰直接与基础混凝土或者基础环相连。L型法兰与基础环连接是可行的，但其与混凝土相互连接已经被证明是存在安全隐患的。T型法兰既可以同基础环相连也可以同混凝土相连。由于T型法兰同混凝土相连更具有经济优势，也是未来风机基础连接方案的发展方向，故T型法兰越来越多的应用于塔架底部与风机基础之间的连接。此时地锚螺栓的疲劳强度与整个风力发电机机组的寿命密切相关。

目前对T型法兰的单独分析很少，公布号为CN 106570326 A的中国专利申请文件公开了一种L型法兰连接螺栓疲劳强度校核的计算方法及装置，该方法仅限于解决L型法兰连接螺栓的疲劳强度校核问题，未涉及T型法兰地锚螺栓的疲劳强度计算。缺乏对T型法兰地锚螺栓强度的评估使得风电机组的安全性无法得到评估和保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种T型法兰地锚螺栓疲劳强度校核的计算方法、装置及介质，用以解决采用T型法兰地锚螺栓的风电机组塔架的安全性无法评估的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种T型法兰地锚螺栓疲劳强度校核的计算方法，包括以下步骤：

1)基于地锚螺栓与混凝土地基建立力学模型；T型法兰和上锚板简化为第一弹性体力学模型、下锚板简化为第二弹性体力学模型、垫圈等效为第三弹性体力学模型、地锚螺栓简化为弹簧力学模型，混凝土分为上侧混凝土和下侧混凝土，上侧混凝土简化为第四弹性体力学模型、下侧混凝土简化为第五弹性体力学模型；

2)根据各弹性体及弹簧力学模型的相对刚度计算外载荷与地锚螺栓受力之间的关系；

3)根据所述外载荷与地锚螺栓受力之间的关系计算地锚螺栓的疲劳载荷谱；

4)根据地锚螺栓的疲劳载荷谱以及地锚螺栓S/N曲线计算地锚螺栓的疲劳损伤及安全系数；

5)将所述地锚螺栓的疲劳损伤及安全系数与疲劳损伤许用值1作比较，实现对地锚螺栓疲劳强度的校核。

本发明简化了T型法兰地锚螺栓与地基的连接模型，通过刚度与相对刚度得出外载荷与地锚螺栓受力之间的关系，进而得出地锚螺栓的疲劳载荷谱，再得出地锚螺栓的疲劳损伤及安全系数，最终实现对地锚螺栓疲劳强度的校核。过程简单实现了对风机塔架T型法兰地锚螺栓疲劳强度的准确校核，适用范围广。

简化后的弹性体和弹簧模型，既便于计算，又能准确的反应出结构之间的力学关系。

进一步的，所述步骤1)根据Petersen及VDI2203规范的方法建立弹性体力学模型。

Petersen及VDI2203规范的方法能够将T型法兰地锚螺栓与地基的连接关系比较真实的简化为力学模型。

进一步的，所述步骤2)是根据Petersen及VDI2203规范的方法及各弹性体的串并联关系计算得到弹性体的总刚度与弹簧的相对刚度。

根据Petersen及VDI2203规范的方法计算得到的地锚螺栓刚度和弹性体总刚度准确可靠。