iSolver实践：塔架结构的强度与刚度建模研究

1. 引言：

制约我国风力发电发展的一个重要因素是风电设备。现在我国的大型风力机仍然处在研发阶段，很多技术需要从国外引进，提高大型风机的研制与生产技术刻不容缓。

风力机塔架是风力机的重要受力部件，等厚度塔架存在很大的应力分布不均匀性，优化后可减小不均匀性、提高稳定性并降低成本。近年来，风力发电机组朝着更大、更柔的方向发展，这对塔架设计提出了更高要求，即一方面要求塔架安全可靠，另一方面要求塔架减轻重量、降低成本，因此对塔架进行科学、合理的设计尤为重要。

2. 模型背景

现在，基于有限元分析的优化设计技术已经被应用于风力机塔架的设计与优化。本文利用abaqus软件建立了以梁单元为基础的塔架分析模型，通过施加典型集中载荷工况校核塔架的强度和刚度，并通过iSolver软件进行结果合理性验证。

3. 建模

考虑到塔架结构特点，本文选用梁单元进行结构建模通过在abaqus根据节点坐标建立线框模型，通过材料属性定义梁截面及材料方向模型具体形式如下：

为保证模型的求解精度和求解效率，单元类型选用梁单元B31，模型共划分为268个节点和354个单元。

模型采用mm-MPa-N单位制，根据实际受载情况在塔架两个加载点施加大小为1000N的集中力载荷，在塔架底端4个支点施加固定约束载荷，以此保证模型受载的平衡，具体形式如下图所示。

4. 结果对比

分别采用abaqus和isolver软件的静力学分析进行塔架模型计算，结果分析如下：

1) 应力

a) 视图1（米塞斯应力）

iSolver结果：

Abaqus结果：

2) 总应变

iSolver结果：

Abaqus结果：

3) 位移

iSolver结果：

Abaqus结果：

4) 支反力

iSolver结果：

Abaqus结果：

5. 结果对比总表如下

由以上结果云图分析可知，iSolver和ABAQUS两个求解器对同一模型分析的结果同一性较好，应力应变的最值发生位置一致，具体数值分析见下表。

6. iSolver免费下载

iSolver为免费软件，且无license限制，最新版免费下载地址如下：

https://www.jishulink.com/content/post/337351

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