安世亚太风电培训资料—风机塔架的稳定性计算

风力发电机组塔架结构的屈曲稳定性分析王昱皓博士北区咨询服务部经理安世亚太科技（北京）有限公司2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲稳定性分析概述屈曲问题理论介绍及分析流程特征值屈曲分析的基本理论基于ANSYS的特征值屈曲分析流程塔架屈曲分析实例塔架模型处理•有门框模型/无门框模型•几何模型简化•高质量网格模型塔架边界条件的处理•位移边界：位移约束方式定义•力边界：力的加载点及加载方式定义塔架的特征值屈曲计算结果后处理塔架屈曲分析技术要点总结内容主题2008风电机组结构有限元分析培训塔架失稳概述塔架失稳是指当塔架承受的载荷超过某一临界值时突然失去原有几何形状的现象。不同形式的塔架结构以及不同形式的载荷所引起的失稳后的几何形状不同。研究塔架的稳定性目的在于确定塔架的临界载荷及其相应的失稳模态，以改进加强措施，提高结构的抗失稳能力。2008风电机组结构有限元分析培训结构稳定性计算的方式特征值屈曲－非保守解,使用时应谨慎相对不费时(快捷)的分析。为了提供更真实的结果,屈曲模态形状可用作非线性屈曲分析的初始几何缺陷。根据DIN标准，采用此方法计算修正理想屈曲应力是可以接受的。非线性屈曲Fu理想载荷路径有缺陷结构的载荷路径前屈曲线性特征值屈曲非线性屈曲2008风电机组结构有限元分析培训特征值屈曲理论对于特征值屈曲分析，下面的特征值方法用来得到屈曲载荷乘子li和屈曲模态yi:这个结论在分析计算中有的假设:[K]和[S]是常量•假设为线弹性材料行为•应用小变形理论，并且不包括非线性特性•基于载荷{F}的响应是一个线性的关于li的函数附加的约束条件:•不允许非零位移约束或热载荷2008风电机组结构有限元分析培训特征值屈曲的一般步骤几何模型材料模型有限元模型建模预应力静力计算特征值屈曲计算结果后处理载荷因子屈曲模态DIN工程计算位移边界力边界预应力选项静力计算特征值屈曲模态提取方法模态扩展特征值屈曲计算2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例几何模型从塔架总体模型中截取，门上高度为2.5倍的塔架底面直径有门洞模型和无门洞模型，实体模型材料属性假设为结构钢网格模型厚度方向3层门洞附近在有无门洞情况下网格尽可能一致边界条件（参见DIN）底面全约束上端施加使得门洞受压的单位弯矩通过载荷伞或刚性域施加特征值屈曲计算考虑预应力静力计算=特征值屈曲计算计算结果处理基于两种不同结构形式所得的载荷因子之比参考欧洲标准指导设计2008风电机组结构有限元分析培训计算域的截取工具:ANSYSWB/DM为保证网格在门洞附件一致，注意无门洞模型在门洞位置处的处理塔架屈曲分析应用实例…2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例…网格模型Solid186单元，高阶单元扫略网格，全六面体厚度方向3层有门洞和无门洞网格尽可能一致2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例…边界条件底部全约束顶部施加门洞受压的单位弯矩•基于工程经验，该情况下对于塔架最危险，应力集中效果最大注意：坐标系2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例…求解设置及提交计算特征值屈曲分析•预应力选项设置2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例…结果后处理2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲分析应用实例…Demo2008风电机组结构有限元分析培训塔架屈曲稳定性分析技术要点小结选取合适的计算域有效的网格模型全六面体合理的网格密度边界条件的处理特征值屈曲计算流程后处理，依据DIN18800-4进行工程计算，指导设计Thanks