为了准确评估风力发电机行星轮系在实际工况下的疲劳寿命,以1. 5 MW风机2K-H斜齿行星轮系为研究对象,通过建立精确的三维几何模型,采用Hyper Mesh有限元六面体网格和瞬态动力学分析,得到行星轮系啮合的应力历程及应力结构响应,并结合n Code Design Life进行疲劳分析。结果表明,行星轮系在啮合过程中会出现偏载现象,应力集中在太阳轮与行星轮接触处;疲劳破坏集中在行星轮与齿圈接触处;齿面粗糙度在1~2μm范围时,疲劳寿命随着粗糙度的增加而降低。

为了快速准确地评估风电机组行星轮系疲劳寿命,根据行星轮系输入转矩与风速的分布关系,编制了不同风速下对应的二参数威布尔随机载荷谱,并用雨流计数法对载荷谱进行统计处理;在ANSYS中对行星轮轮系进行有限元分析,得到齿轮结构应力响应;依据Minner线性累积损伤理论,结合nCodeDesignLife对行星轮系进行疲劳寿命估算。着重分析了风电机组在启动风速、额定风速及年平均风速工况下的行星轮系疲劳寿命,获得各齿轮疲劳损伤状况,为风电机组行星轮系疲劳强度设计提供理论依据。

为研究实际工程中装配式钢骨增强微孔混凝土复合楼板的承载能力,通过静载试验,得到了其荷载-挠度曲线和裂缝长期发展特征,并对该复合楼板进行了配筋计算、裂缝宽度和挠度验算。此外,采用有限元软件MARC对复合楼板进行了受力分析,并与试验结果进行了对比,发现两者吻合程度较高。研究结果可为相关复合楼板的设计提供参考。

对时变风载条件下,风电机组增速行星轮系产生的振动冲击对装备疲劳寿命的影响进行研究。以1.5 MW风电机组2K⁃H斜齿增速行星轮系为研究对象,建立Davenport风速模型,通过有限元分析行星轮系振动激励响应,获取输入载荷的功率谱密度(PSD),拟合材料S-N曲线。采用Lalanne频域疲劳损伤理论,在nCodeDesignLife软件中对行星轮系疲劳寿命进行分析,获得了行星轮系疲劳破坏分布及理论使用年限,为前期增速行星轮系寿命的可靠性设计提供理论依据。