風(fēng)是一種清潔能源, 我國大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制開始于20 世紀(jì)80 年代。目前國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要集中在控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分析和生產(chǎn)工藝等研究。國內(nèi)的結(jié)構(gòu)分析主要針對重要傳動部件和承力部件, 如輪轂、主軸、機(jī)架及塔筒等部件。隨著復(fù)合材料制造風(fēng)機(jī)部件的技術(shù)不斷革新, 許多新型材料的風(fēng)機(jī)部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度開始受到工程上的關(guān)注, 尤其是葉片和機(jī)艙罩。基于上述研究背景,本文以某大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例,對復(fù)合材料機(jī)艙罩的靜強(qiáng)度和模態(tài)進(jìn)行了計算 分析。
 

        風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙罩為大型殼體結(jié)構(gòu), 用于保護(hù)機(jī)艙內(nèi)的機(jī)械和電氣部件免受陽光、雨水、冰雪的影響。MW 級機(jī)艙罩長7~ 10m,寬3~ 4m, 高約4m,由

于尺寸龐大,無法整體成型制造,需將機(jī)艙罩分成多塊 殼體單獨成型。裝機(jī)時, 待關(guān)鍵部件裝在主機(jī)架上后,先將有掛件的殼體掛在主機(jī)架上, 再將其他殼體通過某種聯(lián)接方式整合 , 本文所研究的機(jī)艙罩各殼體通 過螺栓聯(lián)接整合。

        由于機(jī)艙罩主要起保護(hù)作用, 而不是傳遞載荷,并且機(jī)艙罩安裝在塔筒頂部,所受載荷主要是自重和部分外部載荷,通常用輕型材料制成。復(fù)合材料具有比重小,比強(qiáng)度大等優(yōu)點,在風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,尤其適用于制造葉片和機(jī)艙罩。
 

        關(guān)于復(fù)合材料力學(xué)性能的研究, 國際上都已經(jīng)形成了經(jīng)典理論, 但是目前國內(nèi)對復(fù)合材料產(chǎn)品強(qiáng)度分析方法[ 4] 還沒有相應(yīng)的規(guī)范。有限元分析是用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)的模擬, 通過在有限元分析軟件中建立模型并施加邊界條件和載荷, 對機(jī)械零件 的強(qiáng)度進(jìn)行分析。
 

        本文基于經(jīng)典復(fù)合材料有限元分析理論, 使用MSC. Patran 中專業(yè)的復(fù)合材料分析模塊 Laminate Modeler, 對某MW 級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙罩的建模方

式進(jìn)行研究探討, 以MSC. Nastr an 為求解器,對靜強(qiáng)度和模態(tài)進(jìn)行分析。