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基于无网格法的风力发电机主轴强度仿真研究

作者：聂新宇,汪小芳,刘勇,等. 日期：2023-11-27/span> 浏览：311 查看PDF文档

基于无网格法的风力发电机主轴强度仿真研究*

聂新宇1,2,3,汪小芳1,2,刘勇1,2,白聪儿1,2,孙哲杰1,2,夏国俊1,2

(1.浙江运达风电股份有限公司,浙江杭州 310012;2.浙江省风力发电技术重点实验室,

浙江杭州 310012;3.浙江大学能源工程学院,浙江杭州 310027)

摘要:风力发电机主轴强度有限元分析存在复杂且耗时的问题。为了提高风力发电机中传递载荷的关键部件—主轴的设计效率,以单SRB和双TRB两类机型的主轴结构为例,分析了无网格法在主轴装配体上的计算可靠性,及其在建模过程与计算时间上的优势,进而提出了一种利用无网格法提高迭代效率的主轴结构设计方法。首先,以含双列调心滚子轴承(SRB)或单列圆锥滚子轴承(TRB)的两类主轴装配结构为对象,建立了采用杆单元简化轴承建模的有限元模型;然后,基于外部有限元逼近法,建立了适用于三维原型的边界条件与接触关系,开展了无网格法建模研究;最后,在4种典型极限载荷工况下,计算了两类主轴无网格模型的变形与集中应力结果,并将其与业内公认的有限元强度分析方法的结果进行了对比,对主轴无网格法的适用性和有效性进行了验证。研究结果表明:与有限元强度分析方法相比,无网格法计算两类结构的最大位移相对误差在-6.06%~2.28%之间,主轴上的集中应力相对误差分别在-2.36%~2.94%及-6.71%~4.76%之间,两者结果较为吻合;由此可见,在保证刚度、应力准确的同时,无网格法的建模过程更加简便,且计算时间显著降低,可有效提高主轴的设计效率。

关键词:风力发电机;机械强度;主轴设计效率;有限元强度分析;无网格法;SimSolid

中图分类号:TH114;TM315文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)11-1760-08

本文引用格式:

聂新宇,汪小芳,刘勇,等.基于无网格法的风力发电机主轴强度仿真研究［J］.机电工程,2023,40(11):1760-1767.

NIE Xinyu, WANG Xiaofang, LIU Yong, et al. Simulation of wind turbine main shaft strength based on meshless method［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(11):1760-1767.