基于MSC.Patran的风电机组塔架参数化有限元分析系统研究

【摘要】：塔架是风电机组重要的承载部件,不仅支撑整个机组,还承受风电机组运行时各种载荷产生的影响。为确保机组在各种载荷工况下正常运行,降低成本、减轻重量。对塔架强度和刚度校核是非常必要的。采用通用有限元分析软件的GUI(Graphical User Interface)操作方式对塔架进行有限元分析所需工作量很大,特别是在前处理部分需要频繁修改塔架几何尺寸与有限元模型的单元大小等参数,分析结果受操作人员技术水平、理论知识、甚至个人经验的影响。 为提高风电机组塔架设计与分析效率,本文首先根据塔架静强度分析与动态特性分析的特点提出系统总体设计方案,确定了系统的工作流程,分析了系统的前处理模块、计算分析模块及后处理模块的主要功能；其次研究了塔架参数化有限元分析的实现方法,针对塔架的结构特点,采用点坐标编号方式实现塔架几何模型的参数化建模,以截面分组与设定边线网格种子方法实现塔架有限元模型建立。最后通过对塔架有限元模型的单元与节点编号的控制实现塔架前处理中边界条件、材料属性及载荷的定义,后处理中结果的提取等操作。 以有限元分析软件MSC.Patran为平台,应用该软件的参数化设计语言PCL(Patran Command Language),实现了塔架参数化有限元分析的流程化操作,建立了风电机组塔架有限元分参数化有限元分析系统。并以某型1.5MW风电机组塔架静强度和动态特性分析为例对该系统验证,结果表明应用本系统不但可以得到准确的分析结果,而且还提高了塔架的设计效率。 【关键词】：风电机组 塔架 有限元 参数化 截面分组
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 风电发展背景10-12
• 1.1.1 国外风电的发展现状及趋势10-11
• 1.1.2 国内风电的发展现状及趋势11-12
• 1.2 风电机组技术发展现状与趋势12-13
• 1.2.1 国外风电机组技术发展现状与趋势12
• 1.2.2 国内风电机组技术发展现状与趋势12-13
• 1.3 课题来源及内容13-15
• 1.3.1 课题来源13
• 1.3.2 课题意义13-14
• 1.3.3 课题内容14-15
• 第二章 风电机组塔架结构分析15-26
• 2.1 风电机组塔架概述15
• 2.2 有限元分析及其风电行业应用15-17
• 2.2.1 有限单元法的发展15-16
• 2.2.2 风电行业有限元分析应用16-17
• 2.2.3 风电机组塔架分析概述17
• 2.3 塔架静强度分析17-22
• 2.3.1 塔架结构模型17-18
• 2.3.2 塔架载荷与工况分析18-21
• 2.3.3 塔架有限元模型21-22
• 2.4 塔架动态特性分析22-25
• 2.4.1 塔架模态分析的意义22
• 2.4.2 塔架模态分析中的有限单元法22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 风电机组塔架有限元分析系统设计26-32
• 3.1 系统总体设计方案26-28
• 3.1.1 总体设计思想26-27
• 3.1.2 业务流程分析27-28
• 3.1.3 系统功能分析28
• 3.2 系统模块划分方法28-31
• 3.2.1 模块划分方法28-30
• 3.2.2 模块功能分析30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 风电机组塔架有限元分析参数化建模32-45
• 4.1 参数化设计技术概述32
• 4.2 塔架参数化模型建模32-44
• 4.2.1 塔架结构特点及塔架有限元模型简化32-34
• 4.2.2 塔架截面参数化建模34-37
• 4.2.3 塔架有限元分析自动化网格划分37-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第五章 系统实现与工程实例45-65
• 5.1 系统实现方法45-53
• 5.1.1 基于MSC.Patran的系统实现45-49
• 5.1.2 人机界面设计49-53
• 5.2 应用实例53-63
• 5.2.1 某型号风电机组塔架设计参数53-54
• 5.2.2 系统应用54-63
• 5.3 本章小结63-65
• 第六章 结论65-66
• 参考文献66-68
• 在学研究成果68-69
• 致谢69

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