2.0MW發電機底架靜動態有限元分析

　　工況二：各部件自重+發電機極端扭矩
　　在此工況下，發電機底架的最大等效應力為90.4MPa，出現在右側縱梁下底板根部邊緣，等效應力云圖見圖6所示；最大變形量為9.05mm，出
現在右側縱梁尾端，變形云圖如圖7所示。

　　2.4強度校核及優化
　　檢驗結構滿足強度要求的條件是：[σ]≥σmax。[σ]是考慮安全系數的許用應力值，[σ]= σs/s，其中σs為材料屈服強度， s是安全系數。在考慮1.2的安全系數下，許用應力為287.5MPa（板厚≤16mm）和279MPa（16mm＜板厚≤40mm）。σmax是發電機底架的最大等效應力。由分析結果可見，發電機底架最大等效應力為122.62MPa，遠小于材料許用應力，滿足靜強度要求。
　　由于安全裕度比較高，可對發電機底架進行結構優化，用減小部分鋼板板厚度和在縱梁腹板上開減重孔的方式，減輕發電機底架的重量。
　　3 發電機底架模態分析
　　發電機底架不僅承受葉輪、發電機轉動時所產生的周期性激勵，還要承受隨機風載傳遞過來的作用力，由于它們的作用，電機底架將產生振動，這種振動會引起結構的附加應力，直接影響結構強度，而且有可能引起共振。因此，必須考慮發電機底架的結構動力學響應的影響，對電機底架進行自振特性分析，計算其固有頻率和振型。
　　3.1動力學控制方程
　　模態分析用來確定結構的振動特性的一種技術，是其他動力學分析的起點和基礎。假設發電機底架為線彈性，處于小變形范圍內，由平衡方程、物理方程和幾何方程導出動力學基本控制方程：

　　3.2 發電機底架模態分析
　　在對發電機底架進行模態分析時，首先要建立有限元模型，建模過程與靜力分析大體相同，將發電機等質量不可忽略的部件用一個位于部件質心的質量單元來模擬，并通過耦合方程建立其與發電機底架之間的連接關系。邊界約束與靜力分析一樣，將發電機底架與主機架螺栓連接的位置進行固定約束，然后進行分析計算。
　　在發電機底架的結構動力響應中，低階模態占主要地位，高階模態對結構的響應貢獻很小，貢獻度隨階數的增加迅速減小。而且，由于結構阻尼的作用，高頻響應衰減很快，所以，對于高階模態可忽略不計。本文采用Block Lanczos法對發電機底架進行了自振特性分析，求解結構的前6階固有頻率及振型。
　　3.3計算結果
　　表2給出了前6階固有頻率和,振動形式。