2.0MW發(fā)電機(jī)底架靜動態(tài)有限元分析

　　工況二：各部件自重+發(fā)電機(jī)極端扭矩
　　在此工況下，發(fā)電機(jī)底架的最大等效應(yīng)力為90.4MPa，出現(xiàn)在右側(cè)縱梁下底板根部邊緣，等效應(yīng)力云圖見圖6所示；最大變形量為9.05mm，出
現(xiàn)在右側(cè)縱梁尾端，變形云圖如圖7所示。

　　2.4強(qiáng)度校核及優(yōu)化
　　檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求的條件是：[σ]≥σmax。[σ]是考慮安全系數(shù)的許用應(yīng)力值，[σ]= σs/s，其中σs為材料屈服強(qiáng)度， s是安全系數(shù)。在考慮1.2的安全系數(shù)下，許用應(yīng)力為287.5MPa（板厚≤16mm）和279MPa（16mm＜板厚≤40mm）。σmax是發(fā)電機(jī)底架的最大等效應(yīng)力。由分析結(jié)果可見，發(fā)電機(jī)底架最大等效應(yīng)力為122.62MPa，遠(yuǎn)小于材料許用應(yīng)力，滿足靜強(qiáng)度要求。
　　由于安全裕度比較高，可對發(fā)電機(jī)底架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，用減小部分鋼板板厚度和在縱梁腹板上開減重孔的方式，減輕發(fā)電機(jī)底架的重量。
　　3 發(fā)電機(jī)底架模態(tài)分析
　　發(fā)電機(jī)底架不僅承受葉輪、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)所產(chǎn)生的周期性激勵(lì)，還要承受隨機(jī)風(fēng)載傳遞過來的作用力，由于它們的作用，電機(jī)底架將產(chǎn)生振動，這種振動會引起結(jié)構(gòu)的附加應(yīng)力，直接影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且有可能引起共振。因此，必須考慮發(fā)電機(jī)底架的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的影響，對電機(jī)底架進(jìn)行自振特性分析，計(jì)算其固有頻率和振型。
　　3.1動力學(xué)控制方程
　　模態(tài)分析用來確定結(jié)構(gòu)的振動特性的一種技術(shù)，是其他動力學(xué)分析的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。假設(shè)發(fā)電機(jī)底架為線彈性，處于小變形范圍內(nèi)，由平衡方程、物理方程和幾何方程導(dǎo)出動力學(xué)基本控制方程：

　　3.2 發(fā)電機(jī)底架模態(tài)分析
　　在對發(fā)電機(jī)底架進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)，首先要建立有限元模型，建模過程與靜力分析大體相同，將發(fā)電機(jī)等質(zhì)量不可忽略的部件用一個(gè)位于部件質(zhì)心的質(zhì)量單元來模擬，并通過耦合方程建立其與發(fā)電機(jī)底架之間的連接關(guān)系。邊界約束與靜力分析一樣，將發(fā)電機(jī)底架與主機(jī)架螺栓連接的位置進(jìn)行固定約束，然后進(jìn)行分析計(jì)算。
　　在發(fā)電機(jī)底架的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)中，低階模態(tài)占主要地位，高階模態(tài)對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)貢獻(xiàn)很小，貢獻(xiàn)度隨階數(shù)的增加迅速減小。而且，由于結(jié)構(gòu)阻尼的作用，高頻響應(yīng)衰減很快，所以，對于高階模態(tài)可忽略不計(jì)。本文采用Block Lanczos法對發(fā)電機(jī)底架進(jìn)行了自振特性分析，求解結(jié)構(gòu)的前6階固有頻率及振型。
　　3.3計(jì)算結(jié)果
　　表2給出了前6階固有頻率和,振動形式。