基于正交試驗(yàn)的風(fēng)電機(jī)組塔架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　0 引 言
　　風(fēng)電機(jī)組塔架受到多種載荷的共同作用，主要有塔架頂部受到的慣性力、重力載荷、風(fēng)輪承受的空氣動(dòng)力載荷、自然風(fēng)的作用載荷和風(fēng)電機(jī)組起停時(shí)沖擊載荷，海上機(jī)組還受到波浪載荷。基于塔架的特點(diǎn)及性能要求，在對塔架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行塔架的靜強(qiáng)度分析、模態(tài)分析[1]、穩(wěn)定性分析[2] 和疲勞分析[3]。
　　塔架的結(jié)構(gòu)由多種因素決定，不可能做大量的試驗(yàn)來研究。通過有限元分析方法研究[4]，可以彌補(bǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不足，可設(shè)計(jì)大量不同形式、不同尺寸的塔架，來分析各種可能因素對塔架結(jié)構(gòu)的影響，因此有較高的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值。運(yùn)用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)[5] 和多元線性回歸分析，建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，再應(yīng)用MATLAB 優(yōu)化工具箱對模型進(jìn)行求解，得到了塔架結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果。
　　1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　1.1 試驗(yàn)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)
　　按照塔架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行靜強(qiáng)度分析、模態(tài)分析、穩(wěn)定性分析和疲勞分析。因此，選取極限強(qiáng)度最大應(yīng)力、模態(tài)一階頻率、屈曲安全系數(shù)和疲勞損傷值為正交試驗(yàn)的試驗(yàn)指標(biāo)。
　　影響塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素比較多，本文主要考慮塔底外徑、塔頂外徑、門段壁厚、底部壁厚和頂部壁厚5 個(gè)因素。如圖1 所示。

圖1 塔架結(jié)構(gòu)圖