【正文】 部件還依賴進(jìn)口，同時(shí)中國(guó)也缺乏完善的輔助服務(wù)體系，例如認(rèn)證機(jī)構(gòu)、基礎(chǔ)研發(fā)。2010年10月12日，華銳風(fēng)電科技集團(tuán)股份有限公司正式宣布，由其自主研發(fā)、并擁有全球自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的5兆瓦風(fēng)電機(jī)組正式出產(chǎn)，這是我國(guó)首臺(tái)5兆瓦風(fēng)電機(jī)組。[5]2010年中國(guó)風(fēng)電的主要大事：風(fēng)電實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電量較大增長(zhǎng)，國(guó)網(wǎng)轄區(qū)風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到2826萬(wàn)千瓦；海上風(fēng)電項(xiàng)目開始起航，東海大橋風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電；單機(jī)容量不斷增大，華銳5兆瓦風(fēng)電機(jī)組正式出產(chǎn)等。%，單機(jī)容量逐步增大已成為國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。[7]在全球排名前列的風(fēng)機(jī)制造商中，德國(guó)的企業(yè)不容忽視，他們以其精良的制造技術(shù)在世界市場(chǎng)上占有一席之地，德國(guó)的ENERCON是目前德國(guó)最后的風(fēng)機(jī)制造企業(yè)，市場(chǎng)主要在德國(guó)本土，占市場(chǎng)份額60%。丹麥VESTAS的風(fēng)機(jī)遍布中國(guó)13個(gè)省區(qū)，并依托天津生產(chǎn)基地，攜2兆瓦，3兆瓦風(fēng)機(jī)進(jìn)軍中國(guó)海上風(fēng)電市場(chǎng)。有人把風(fēng)電的發(fā)展規(guī)劃為3步曲，陸上風(fēng)電技術(shù)（當(dāng)前技術(shù)）一近海風(fēng)電技術(shù)（正研發(fā)技術(shù)）一海上風(fēng)電技術(shù)（未來(lái)發(fā)展方向）。迄今為止，世界上已有82個(gè)國(guó)家在積極開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)能資源。2010年新增裝機(jī)容量相當(dāng)于430TWh年發(fā)電量，%，總量超過(guò)世界第六大經(jīng)濟(jì)體——英國(guó) [3] 。綜上所述，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是明智之舉，發(fā)展好風(fēng)電將為人類創(chuàng)造更好的生活環(huán)境，為人類留下更多的資源。s accuracy, reliability.Based on the plexity of leaf root load, root and leaf bolt connection in the actual operation of the process failed, On the wind power generator leaf connecting bolt failure classification, The blade root bolt fracture Characteristic Analysis and information analysis and research, In the understanding of the causes of the failure of foundation bolt, Mention to design a small taper type high strength bolt, in order to reduce the threaded engagement of the first thread root stress concentration, improve the reliability of the coupling leaf root.Last, the design model of bolt and the original bolt finite element analysis and parison, validation of the rationality, reliability of bolt.Keywords: Load, Charactristics, Connection of Blade’s root； Highstrength bolt； Little tapered thread目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 IV1緒論 1 1 1 2 3 4 4 6 6 72 風(fēng)特性與風(fēng)模型的建立 8 風(fēng)的模擬[17][18] 8 8 10 13 14 163葉片載荷計(jì)算及分布研究 17 17 17 19 GH Bladed軟件介紹[33] 19 20 21 22 23 23 25 27 29 29 29 29 31 32 32 33 對(duì)比分析結(jié)論 37 385 葉根聯(lián)接失效及新型螺栓設(shè)計(jì) 39 39 40 41 高強(qiáng)度螺栓的腐蝕失效 42 高強(qiáng)度螺栓的疲勞失效 42 43 葉根螺栓聯(lián)接斷裂失效統(tǒng)計(jì)分析 44 高強(qiáng)度螺栓斷口形貌分析 45 新型高強(qiáng)度螺栓螺紋形式 47 47 48 新型高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接有限元分析及疲勞計(jì)算 49 有限元模型的建立與計(jì)算 49 螺栓疲勞強(qiáng)度計(jì)算與校核 51 51 52 用疲勞損傷累積假說(shuō)計(jì)算疲勞強(qiáng)度 53 536總結(jié)與展望 54 54 54參 考 文 獻(xiàn) 55在校期間發(fā)表論文 58致 謝 59學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 60學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 601緒論本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：兆瓦級(jí)風(fēng)能發(fā)電機(jī)組葉片的動(dòng)態(tài)特性研究與壽命預(yù)測(cè)，項(xiàng)目編號(hào)：51065026；自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目：兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片狀態(tài)退化及失效機(jī)理研究。summrizing the blade root load characteristics and verifing the accuracy of its simulation results。最后，將設(shè)計(jì)的新型螺栓與原有的螺栓進(jìn)行有限元分析對(duì)比，驗(yàn)證新型螺栓的合理性、可靠性。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行了坐標(biāo)系的確定，并對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片載荷的來(lái)源進(jìn)行了分類，對(duì)風(fēng)力機(jī)的主要載荷進(jìn)行了確定。因此，對(duì)葉根處聯(lián)接失效成因進(jìn)行深入研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)原聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)螺栓進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)并利用有限元分析方法驗(yàn)證其可行性。對(duì)其加載輪轂高度風(fēng)模型并計(jì)算載荷。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等）。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。新疆大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文碩士研究生學(xué)位論文新 疆 大 學(xué)論文題目（中文）：大型風(fēng)力機(jī)葉根載荷特性及聯(lián)接設(shè)計(jì)研究論文題目（英文）： Research of Load Charactristics of Blade39。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂摘 要通過(guò)對(duì)空間離散點(diǎn)風(fēng)的特性進(jìn)行分析，利用風(fēng)模擬器得到較為真實(shí)的三維風(fēng)模型。由此得出葉根處承載較大，易發(fā)生葉根斷裂失效，這與現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是一致的。利用TurbSim對(duì)高度為80m/s，并生成風(fēng)文件?；谌~根載荷的復(fù)雜性，且葉根螺栓連接在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的嚴(yán)重失效，通過(guò)對(duì)葉片葉根螺栓作斷裂螺栓特征分析及斷口信息分析研究，在理解螺栓失效的原因的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了一款小錐度新型的高強(qiáng)度螺栓，以達(dá)到降低螺紋嚙合第一扣螺紋根部 的應(yīng)力集中，提高葉根聯(lián)接的可靠性。 calculating the blade load and analizing load distribution。 verifing the new bolts.According to the theory of threedimensional wind simulation, Using turbSim to the height of 80m / S, the average wind speed / s turbulent wind simulation, and the generation of wind profile. For wind turbine blades were coordinates determination, and the wind turbine blade load sources were classified, for wind turbine main load were determined. Based on Blade software, Input file simulation wind blade load simulation calculation, And the normal wind conditions and extreme wind conditions the output load spectrum on the blade and blade root load characteristic analysis.On the static strength test schemes were explained, on the condition of strain measuring point layout and load are described, The test data with the Bladed software through the calculated theoretical values are pared and analyzed, to verify that the software 39。[1]風(fēng)力發(fā)電電機(jī)還有建造周期短，運(yùn)行維護(hù)成本低，占地少，現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)人員少，風(fēng)電的建筑占地只有電廠土地的7%的土地，而且其他的場(chǎng)地可以供其他的產(chǎn)業(yè)使用，如太陽(yáng)能發(fā)電等。[2]2010年全球裝機(jī)容量達(dá)196630MW，新裝機(jī)容量37642MW，%。歐洲之外，發(fā)展風(fēng)電的主要國(guó)家有美國(guó)、中國(guó)、印度、加拿大和日本。將風(fēng)電場(chǎng)從陸地向近海發(fā)展在歐洲已經(jīng)成為一種新的趨勢(shì)。[7]丹麥VESTAS已在全球65個(gè)國(guó)家和地區(qū)安裝了4萬(wàn)多臺(tái)風(fēng)機(jī)，截至2009年末。目前在中國(guó)的銷售份額已達(dá)到20%。, 。中國(guó)2010年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)超過(guò)2000萬(wàn)千瓦，截至2010年底，累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)4500萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一。但是，像所有高速發(fā)展種的行業(yè)一樣，2010年，前進(jìn)中的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)也遇到了大大小小的問(wèn)題，由于高速發(fā)展和基礎(chǔ)不牢造成的問(wèn)題。如今國(guó)內(nèi)制造商已經(jīng)占據(jù)中國(guó)供應(yīng)市場(chǎng)的超過(guò)85%，并開始出口海外。[6]目前,世界最長(zhǎng)的復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片是丹麥LM公司生產(chǎn)的，其長(zhǎng)度已達(dá)61．5m，單片重約18t，從而對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、重量等的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。波動(dòng)載荷、極限載荷往往是葉片，甚至風(fēng)電機(jī)組整機(jī)破壞的直接原因。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各大部件的聯(lián)接都是用了高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行聯(lián)接的。為提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，重點(diǎn)考慮螺栓聯(lián)接部分，極力提高聯(lián)接的有效性和持久性對(duì)整個(gè)機(jī)組和使用壽命有重要意義。李軍等人[11]對(duì)風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭螺栓連接組，在機(jī)組啟動(dòng)、正常運(yùn)行和極端湍流風(fēng)等三種工況下進(jìn)行了接觸有限元分析，并且得到了每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的最大應(yīng)力值。但對(duì)螺栓聯(lián)接中，如何提高疲勞強(qiáng)度的研究，尤其是研究改善螺紋牙載荷分布不均，降低螺紋牙根部應(yīng)力集中是提高螺紋聯(lián)接疲勞強(qiáng)度的一個(gè)重要內(nèi)容，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此做了大量的研究。這兩種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋牙的均勻受力，但是由于對(duì)螺紋的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行了一些改動(dòng)，一定程度上減弱了螺紋牙的強(qiáng)度，對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度會(huì)有一定的影響。圖14 技術(shù)路線本文通過(guò)對(duì)風(fēng)特性的分析及對(duì)自然風(fēng)的有效模擬，得到較為真實(shí)的風(fēng)模型——風(fēng)文件。要達(dá)到上述目的，須完成的主要工作有：1. 基于自然風(fēng)特性，由空間某一離散點(diǎn)及多個(gè)相關(guān)點(diǎn)的風(fēng)模擬，得到理論上較為合理的描述三維風(fēng)的相關(guān)函數(shù)。,，得到90s內(nèi)的風(fēng)向變化及三個(gè)方向上的風(fēng)速變化曲線，并對(duì)仿真結(jié)果加以分析；3. 根據(jù)技術(shù)要確定葉片的基本參數(shù)，并用相關(guān)軟件對(duì)葉片載荷計(jì)算與載荷分布進(jìn)行研究。2 風(fēng)特性與風(fēng)模型的建立 風(fēng)的模擬[17][18]如果要想更好的計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)確的載荷時(shí)間歷程，那么正確地輸入隨時(shí)間和空間變化的風(fēng)場(chǎng)是非常有必要的，此類變化主要包含了湍流、風(fēng)剪切力及塔架對(duì)來(lái)風(fēng)所產(chǎn)生的影響。這樣一來(lái)時(shí)間歷程表達(dá)如圖21所示：圖21 空間某一點(diǎn)離散采樣風(fēng)速的時(shí)間歷程想要準(zhǔn)確的描述風(fēng)速的波動(dòng)，選取三個(gè)離散點(diǎn)是必須的，圖21所示能分辨的最高頻率為，而能分辨的最低頻率為。針對(duì)大氣邊界層，現(xiàn)階段主要有近似測(cè)得的功率譜密度函數(shù)不同的解析式，比如DS472標(biāo)準(zhǔn)中的Kaimal譜： (210)其中：，是指湍流強(qiáng)度。根據(jù)方程(210)，由代入方程(212)，則可得到準(zhǔn)確而且滿足所描述的功率譜密度函數(shù)的傅里葉變換： ， (213)其中相位角沒有反映在功率譜密度函數(shù)中，所以，可以通過(guò)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)0和之間的一個(gè)數(shù)值進(jìn)行仿真模擬。標(biāo)準(zhǔn)偏差，湍流強(qiáng)度，那