[发明专利]一种风力发电机组变桨轴承连接螺栓极限强度计算方法

摘要

本发明属于静强度计算方法技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨轴承连接螺栓极限强度计算方法，目的是解决现有计算方法中存在的问题，采用多段细化梁单元建模，同时采用批处理加载，提高仿真的准确度和效率。其特征在于：它包括结构部件有限元建模；约束边界设置；载荷边界设置；多载荷工况批处理。本发明采用多段梁单元进行模拟螺栓，采用多段建模目的在于消除单根梁模拟过程中单元内应力平均化导致的模拟结果欠真实的问题；考虑到真实高强螺栓受力截面积不同，螺纹段因为螺纹原因，导致受力面积减小的问题，因此螺栓螺纹段、螺杆段采用不同直径进行建模，使建模更加真实、接近现实。

主权项

1.一种风力发电机组变桨轴承连接螺栓极限强度计算方法，具体包括如下步骤：步骤一：结构部件有限元建模；选取1/3轮毂结构、变桨轴承结构、叶片结构进行有限元建模，轮毂结构采用二阶四面体实体单元建模；采用六面体单元进行划分网格；采用只受压不受拉的GAP单元进行连接轴承内外圈模拟滚子特性；叶片采用大于直径1.5倍的六面体单元划分的假体模拟；部件连接，变桨轴承内圈与叶片之间、变桨轴承外圈与轮毂之间采用建立摩擦接触对进行模拟；螺栓建模，风力发电机组变桨连接螺栓采用的是高强普通螺栓，螺栓分两圈，分别用于连接变桨轴承外圈与轮毂结构、变桨轴承内圈和叶片结构；螺栓分为螺纹部分、螺杆部分、螺母部分三部分；螺栓建模采用多段梁单元进行建模，螺纹部分按几何长度均分4段，建立四个首尾相接梁单元，螺纹与螺杆过渡段4‑5cm建立两个梁单元，剩余螺杆部分均匀划分10段，建立10个梁单元；螺纹段采用应力截面积所对应的的直径建模，螺杆段采用螺栓的公称直径建模；螺纹段每个梁单元上下均用直径5mm左右的梁单元与螺栓孔周围单元绑定，螺栓最上端与孔最上端螺孔绑定，模拟螺母拧紧；步骤二：约束边界设置；约束1/3轮毂剖切面X、Y、Z方向的平动与转动自由度，约束变桨轴承内齿圈区域在叶根坐标系下的Z向转动约束；步骤三：载荷边界设置；1/3轮毂与变桨轴承外圈、变桨轴承内圈与叶片之间均通过螺栓进行夹紧，在分析模型中，采用螺栓预紧力进行模拟，施加在螺杆中段节点单元上；在变桨连接螺栓结构的静强度分析中，载荷是通过叶根载荷实现的，在叶根坐标系的原点建立控制点，然后将控制点与叶片端面进行刚性连接，通过刚性传递载荷，在控制点上施加载荷；步骤四：多载荷工况批处理；本模型中将控制点建成set，输出有限元模型作为基本Base文件，另通过Matlab程序建立各个载荷工况文件；这样每次计算提交各个载荷计算文件时，每个载荷工况文件自动调用有限元模型基本文件，实现多载荷工况批处理。