塔筒法兰联接处螺栓作为风力发电机组重要的联接件，其联接的可靠性决定着整个风力发电机组的整体可靠性，传统螺栓联接强度分析理论只对螺栓组联接受轴向载荷或受倾覆力矩的情况进行了简单分析。实际上，螺栓联接从联接方式可分为：同心夹紧和偏心夹紧，即螺栓轴线与被联接弹性体横向对称中心线是否一致。从加载方式可分为：同心加载和偏心加载，即外载荷作用线与螺栓轴线是否一致。国内对于偏心夹紧和偏心加载的情况尚未有相关的理论分析，针对传统螺栓联接理论分析的局限性，结合一种螺栓联接标准—螺栓联接理论，从新的角度对风力发电机组塔筒法兰联接处螺栓进行理论分析，并结合有限元分析进行螺栓接触强度分析，为螺栓联接设计提供新的理论依据。
      在Pro/E中建立几何模型，重点分析法兰联接处螺栓，为模拟真实情况，上、下法兰也截取了部分长度的塔筒壁，法兰组件的几何模型。在MSC.Mentat环境中建立法兰螺栓联接接触有限元模型。模型均采用六面体单元划分，为了体现关键部位对结果的影响，在法兰圆角处进行网格适度加密，单元总数为58642模型包括上法兰、下法兰和136个螺栓及螺母。各部件所用材料均为低合金高强度结构钢，弹性模量、泊松比为0.3。根据实际装配关系建立接触关系接触分析中所用的载荷来自于企业提供的风力发电机组极限工况载荷数据。将分析过程分为预紧工况和工作工况两种情况，预紧工况约束螺栓的X、Y向位移，并给136个螺栓施加预紧力工作工况中撤销预紧力，锁定螺栓长度。为了更好地模拟力的传递，在上塔筒顶端中心建立RBE3单元，将特定高度点载荷pointload均匀施加到塔筒壁上，施加载荷螺栓预紧后，各接触面接触良好，各零部件应力值均在屈服强度下，施加极限工况后，各接触面间仍保持良好的接触状态，应力值稍有增加。有限元分析得到螺栓在仅施加预紧力和极限载荷后的应力云图。在仅施加预紧力工况下，对螺栓施加10kN螺栓的预紧力，螺栓最大应力为675.2MPa，螺栓最大应力出现在螺栓螺纹联接第一圈附近。施加极限工况后，螺栓最大应力为680.1MPa，最大应力也出现在螺栓螺纹联接第一圈附近。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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