【正文】 畢業(yè)設計（論文） 風電塔筒受力模型分析研究 蘭州理工大學本科畢業(yè)論文 i 目 錄 第一章 緒論 ....................................................... 1 1． 1 選題背景 ........................................................ 1 1． 2 風力發(fā)電發(fā)展狀況 ................................................ 2 1． 2． 1 世界風力發(fā)電發(fā)展狀況 ....................................... 2 1． 2． 2 我國風力發(fā)電發(fā)展狀況 ....................................... 3 1． 3 風力發(fā)電機組塔筒的研究現狀 ...................................... 4 1． 3． 1 風力發(fā)電機組塔筒概述 ....................................... 4 1． 3． 2 風力發(fā)電機組塔筒的研究現狀 ................................. 5 1． 4 風力發(fā)電機組塔筒的設計 .......................................... 9 1． 5 本研究的意義及研究主要內容 ..................................... 10 1． 5． 1 研究意義 .................................................. 10 1． 5． 2 本文主要研究內容及安排 .................................... 12 第二章 塔筒受力模型的建立 ......................................... 14 2． 1 結構簡化 ....................................................... 14 2． 2 材料屬性 ....................................................... 15 2． 3 材料的本構關系 ................................................. 15 第三章 塔筒的受力分析 ............................................ 17 3． 1 各工況下風荷 載計算 ............................................. 17 3． 1． 1 確定分析工況 .............................................. 17 3． 1． 2 風荷載計算 ................................................ 19 3． 2 塔筒所受主要載荷 ............................................... 23 3． 2． 1 極限載荷 .................................................. 23 3． 2． 2 風切變 .................................................... 23 3． 3 在塔筒坐標系中各載荷的計算 ..................................... 24 3． 4 塔筒受力分析實例 ............................................... 27 風電塔筒受力模型分析研究 ii 第四章 塔筒的屈曲分析 ............................................ 29 4． 1 穩(wěn)定性的計算方法 ............................................... 29 4． 1． 1 失穩(wěn)的類型 ................................................ 29 4． 1． 2 特征值求解方法 ............................................ 29 4． 2 塔筒的屈曲分析 ................................................. 30 4． 2． 1 屈曲分析概述 .............................................. 30 4． 2． 2 塔筒屈曲分析計算 .......................................... 31 4． 3 塔筒在極限載荷情況下的穩(wěn)定性分析 ............................... 32 第五章 塔筒的優(yōu)化設計 ............................................ 33 5． 1 優(yōu)化設計概述 ................................................... 33 5． 2 優(yōu)化設計要素 ................................................... 33 5． 3 優(yōu)化 設計流程 ................................................... 34 5． 4 優(yōu)化設計實例 ................................................... 35 第六章 結論與展望 ................................................ 36 6． 1 結論 ........................................................... 36 6． 2 展望 ........................................................... 36 參考文獻 ........................................................ 38 外文原文 ........................................................ 41 外文翻譯 ........................................................ 64 致 謝 ........................................................ 83 蘭州理工大學本科畢業(yè)論文 I 摘 要 塔筒 是風力發(fā)電機的主要支撐裝置，它將發(fā)電機與地面聯接，為風輪提供需要的高度。該結構體系一直以引進國外的設計為主，國內沒有統(tǒng)一的風力發(fā)電機 塔筒 設計規(guī)程標準。隨著風力發(fā)電機 塔筒 的大型化發(fā)展，作用在 塔筒 上的風載荷的交變性和隨機性將更為明顯，因此，有必 要對風電 塔筒 結構及受力進行詳盡的分析，是發(fā)展風力發(fā)電產業(yè)的重要基礎研究工作之一。 本文 風力發(fā)電機組錐筒型 塔筒 為研究對象，對風力發(fā)電機組錐筒型 塔筒 的結構進行簡化，在塔筒坐標系中計算塔筒所受的主要載荷，對 塔筒 進行簡單的受力與屈曲分析，然后以 塔筒 壁厚為設計變量， 塔筒 質量為目標函數，對該 塔筒 的優(yōu)化設計進行了初步探討。 研究表明：對 塔筒 進行受力與屈曲分析應重點考慮切出風速工況的影響；門洞對 塔筒 基底應力、塔頂位移以及固有頻率的影響很小，而對發(fā)生失穩(wěn)破壞的影響較大，因而在進行 塔筒 屈曲分析時不能忽略門洞的影響；優(yōu) 化后節(jié)約鋼材量可觀，該類型 塔筒 有進一步研究的和進行優(yōu)化設計的必要。 關鍵詞 ：塔筒 ， 水平軸風力發(fā)電機 ， 受力分析 ， 屈曲因子 ， 優(yōu)化設計 風電塔筒受力模型分析研究 II ABSTRACT The tower is a main support equipment of wind turbine． It joins the generator and the ground and provides altitude for the impeller． The design of the structure system has been introduced primarily from the overseas． There is no unification design regulations standard for wind turbine tower at home yet． Along with the maximization of wind turbine tower， the role of the tower’s wind load variability and randomness of the cross will bee more evident，therefore， it is necessary to carry on the exhaustive analysis for the windward electricity tower structure and force ,the analysis is one of the important basic research． The taper cylinder tower of some approved wind generator set of one wind electric plant was taken as the object of study, For the taper cylinder tower, simplify the structure of the tower drum coordinates calculation by tower drum, the main load of simple tower drum of the stress and the buckling analysis and the stress and the flexure analysis to the tower；Finally ,the tower wall thickness and the tower mass as the constraints， the design variable and the objective function． The research indicated： the influence of the cutout wind speed work condition should be the key consideration when carries on the stress and the flexure analysis to the tower； the influence to the tower basis stress， the displacement in the tower top as well as the natural frequency is very small， but the influence to the buckling destroys is big， thus the influence of the door opening cannot be neglected when carries on the tower flexure analysis； After the optimization， it is considerable to save the steel products quantity． There is the necessity for this type tower to carry on further research and the optimization design． Key Words： Tower， Horizontal axis wind turbines， Stress analysis， Buckling factor，Optimization design 蘭州理工大學本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 1． 1 選題背景 能源是經濟發(fā)展的命脈，能源問題作為關系到世界經濟發(fā)展和人們生存環(huán)境的重大問題正日益受到世界各國的廣泛關注。隨著世界經濟的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對能源的需求也日益俱增。傳統(tǒng)的 石 化能源如煤、石油、天然氣的開發(fā)和利用在一定程度上滿足了生產發(fā)展和人們生活的能源需要， 但是，對這些不可再生資源的掠奪性開采和過度利用已經在全球范圍內造成了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境惡化等問題。在能源需求量不斷增加和保護生態(tài)環(huán)境的雙重壓力下，以保護為目的的新能源研究為能源利用領域開創(chuàng)了新天地。而作為一種主要的可再生能源，風能的