一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方法
【專利摘要】一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方法，屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。通過建立風(fēng)機(jī)焊接件假體模型，施加重力載荷，確定邊界條件；采用有限元軟件進(jìn)行計(jì)算，得出整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移邊界條件信息；以此確定各連接部件應(yīng)力最大點(diǎn)為模型危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力σ；計(jì)算得出所述風(fēng)機(jī)焊接件的壽命。本發(fā)明可以對(duì)風(fēng)機(jī)上所有焊接件進(jìn)行疲勞壽命校核，適用性非常廣。計(jì)算過程簡單易行，計(jì)算量小，結(jié)果更準(zhǔn)確，便于實(shí)施。
【專利說明】一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算 方法，是校核風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命一種更通用方法，可以廣泛用于多種結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)焊接件疲 勞壽命校核。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于結(jié)構(gòu)形式多樣，工序比較簡單同時(shí)加工成本較低等優(yōu)點(diǎn)，焊接結(jié)構(gòu)件在兆瓦 級(jí)風(fēng)機(jī)中應(yīng)用越來越多。例如風(fēng)機(jī)中各種支架結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)流罩支架、機(jī)艙罩支架，電器柜 支架等多個(gè)部件均采用焊接結(jié)構(gòu)形式；同時(shí)，焊接形式的風(fēng)機(jī)底架也應(yīng)用越來越多。不過由 于焊接件存在熱影響區(qū)和容易形成應(yīng)力集中的特點(diǎn)，造成焊接件疲勞性能較差。加上風(fēng)機(jī) 結(jié)構(gòu)受力都是交變載荷的特點(diǎn)，風(fēng)機(jī)上的焊接件極易發(fā)生疲勞破壞，各部件的安全與否直 接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全。由于焊接件結(jié)構(gòu)復(fù)雜很難用工程算法對(duì)焊接件的疲勞壽命進(jìn)行 校核計(jì)算，這里提出一種通用的基于有限元計(jì)算方法校核風(fēng)機(jī)焊接件的疲勞壽命，解決風(fēng) 機(jī)焊接件疲勞安全問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方 法，其計(jì)算簡單易行，便于實(shí)施。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方法，包括如下步驟：
[0006] 第一步：建立風(fēng)機(jī)焊接件假體模型，以設(shè)定邊界條件；
[0007] 第二步：對(duì)所述風(fēng)機(jī)焊接件的假體結(jié)構(gòu)幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，列出各連 接部件單兀類型；
[0008] 第三步：設(shè)置風(fēng)機(jī)焊接件整體結(jié)構(gòu)重力載荷和邊界條件，分析中，約束焊接件固定 位置處節(jié)點(diǎn)三個(gè)方向的平動(dòng)自由度；同時(shí)，對(duì)整個(gè)模型施加重力載荷；
[0009] 第四步：對(duì)整體結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行計(jì)算求解，分析采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行 計(jì)算，得出整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移邊界條件信息；
[0010] 第五步：建立子結(jié)構(gòu)模型：根據(jù)第四步整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定各連接部件應(yīng)力最大點(diǎn) 為模型危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，在該危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)處建立子結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其加載第四步得到的位移邊界條 件；
[0011] 第六步：對(duì)子模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解計(jì)算并提取危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)危 險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力O ;
[0012] 第七步：計(jì)算焊縫疲勞壽命：設(shè)定焊縫等級(jí)，同時(shí)根據(jù)該焊縫危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力〇，計(jì)算 得出所述風(fēng)機(jī)焊接件的壽命。
[0013] 本發(fā)明的有益效果為：
[0014] 1.本發(fā)明可以對(duì)風(fēng)機(jī)上所有焊接件進(jìn)行疲勞壽命校核，適用性非常廣。
[0015] 2.本發(fā)明計(jì)算過程簡單易行，計(jì)算量小，結(jié)果更準(zhǔn)確，便于實(shí)施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的熱點(diǎn)應(yīng)力法示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)整體模型示意圖。
[0018] 圖3為圖2導(dǎo)流罩連接結(jié)構(gòu)有限元模型示意圖。
[0019] 圖4為子模型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分示意圖。
[0020] 圖中：hot point-熱點(diǎn)；reference points-參考點(diǎn)；structural stress-結(jié)構(gòu)應(yīng) 力；computed total stress-計(jì)算總應(yīng)力；t_壁厚；F-外力

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面通過實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0022] 實(shí)施例：本例是針對(duì)某MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩支架結(jié)構(gòu)疲勞壽命校核計(jì)算。其具 體步驟如下：
[0023] 第一步：建立風(fēng)機(jī)焊接件假體模型，以設(shè)定邊界條件；本例是建立前后導(dǎo)流罩支 架結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流罩假體模型，為了施加邊界條件需要建立了導(dǎo)流罩假體結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)如圖2 所示；
[0024] 第二步：對(duì)所述風(fēng)機(jī)焊接件的假體結(jié)構(gòu)幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，列出各連 接部件單元類型；本例即對(duì)導(dǎo)流罩連接結(jié)構(gòu)幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，各連接部件單 元設(shè)置情況詳見表1，整個(gè)機(jī)構(gòu)有限元模型如圖3所示：
[0025] 表 1
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)機(jī)焊接件疲勞壽命校核的計(jì)算方法，其特征在于：包括如下步驟： 第一步：建立風(fēng)機(jī)焊接件假體模型，以設(shè)定邊界條件； 第二步：對(duì)所述風(fēng)機(jī)焊接件的假體結(jié)構(gòu)幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，列出各連接部 件單元類型； 第三步：設(shè)置風(fēng)機(jī)焊接件整體結(jié)構(gòu)重力載荷和邊界條件，分析中，約束焊接件固定位置 處節(jié)點(diǎn)三個(gè)方向的平動(dòng)自由度；同時(shí)，對(duì)整個(gè)模型施加重力載荷； 第四步：對(duì)整體結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行計(jì)算求解，分析采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行計(jì)算， 得出整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移邊界條件信息； 第五步：建立子結(jié)構(gòu)模型：根據(jù)第四步整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定各連接部件應(yīng)力最大點(diǎn)為模 型危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，在該危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)處建立子結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其加載第四步得到的位移邊界條件； 第六步：對(duì)子模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解計(jì)算并提取危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn) 應(yīng)力〇 ; 第七步：計(jì)算焊縫疲勞壽命：設(shè)定焊縫等級(jí)，同時(shí)根據(jù)該焊縫危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力〇，計(jì)算得出 所述風(fēng)機(jī)焊接件的壽命。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104408253SQ201410693467
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】栗蔭帥 申請(qǐng)人:沈陽華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 青島華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 通遼華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 寧夏華創(chuàng)風(fēng)能有限公司