風力機傳動系統(tǒng)流固熱耦合及可靠性研究

1 緒論
1．1 課題背景及課題來源
1．1．1 課題背景
1．1．2 研究意義及目的
1．1．3 課題來源
1．2 風力機傳動系統(tǒng)
1．2．1 傳動系統(tǒng)概述
1．2．2 研究現狀
1．3 相關領域研究現狀
1．3．1 風力機氣動載荷研究
1．3．2 傳動系統(tǒng)的振動特性研究
1．3．3 虛擬實驗技術研究現狀
1．3．4 流固耦合分析研究現狀
1．3．5 機械可靠性靈敏度研究現狀
1．3．6 耦合熱分析的研究現狀
1．4 本書的主要研究工作
2 風力機空氣動力載荷工程計算
2．1 概述
2．1．1 風力機載荷
2．1．2 坐標系
2．1．3 坐標系的轉換
2．2 weibull風速分布數學模型
2．3 空氣動力載荷
2．3．1 時變氣動載荷
2．3．2 湍流載荷
2．3．3 尾流互擾載荷
2．3．4 空氣密度變化引起的載荷變化
2．4 其他載荷
2．4．1 慣性載荷
2．4．2 重力載荷
2．4．3 冰載荷
2．4．4 地震載荷
2．5 風力機運行載荷
2．5．1 風切變對風力機載荷影響
2．5．2 機械制動載荷
2．5．3 塔影效應
2．6 風力機流固耦合理論分析
2．6．1 流體控制方程
2．6．2 固體控制方程
2．6．3 流固耦合方程
2．7 計算實例
2．7．1 風力機工程簡化
2．7．2 計算結果
2．8 小結
3 穩(wěn)定氣流作用下風力機傳動系統(tǒng)振動及動力學分析
3．1 概述
3．2 傳動系統(tǒng)虛擬樣機的建立
3．3 具有運動自由度的傳動系統(tǒng)模態(tài)分析
3．3．1 單自由度體系的振動
3．3．2 隨機振動分析
3．3．3 多自由度體系的線性反映分析
3．3．4 計算實例
3．4 傳動系統(tǒng)諧響應分析
3．4．1 計算方法
3．4．2 計算實例
3．5 傳動系統(tǒng)譜分析
3．5．1 隨機振動方法
3．5．2 氣動載荷隨機振動分析
3．5．3 平穩(wěn)隨機過程的譜參數
3．5．4 隨機連續(xù)體的固有值分析
3．5．5 功率譜密度響應和均方根響應
3．5．6 計算實例
3．6 瞬態(tài)動力學分析
3．6．1 沖擊動態(tài)響應分析一般方法
3．6．2 傳動系統(tǒng)沖擊動態(tài)響應有限元分析
3．6．3 計算實例
3．7 接觸分析
3．7．1 接觸算法
3．7．2 接觸摩擦模型
3．7．3 計算實例
3．8 小結
4 考慮結構特征下風力機傳動系統(tǒng)振動特性研究
4．1 概述
4．2 傳動系統(tǒng)固有特征
4．2．1 分析方法及流程
4．2．2 傳動系統(tǒng)有限元模型
4．3 傳動系統(tǒng)模態(tài)及機械敏感度分析
4．3．1 傳動系統(tǒng)模態(tài)及固有頻率
4．3．2 固有頻率對傳動系統(tǒng)參數的敏感度
4．4 傳動系統(tǒng)結構振動特性實驗分析
4．4．1 傳動系統(tǒng)數據采集平臺
4．4．2 運行參數對傳動系統(tǒng)振動特性的影響
4．4．3 傳動系統(tǒng)的動態(tài)激勵分析
4．5 小結
5 綜合載荷作用下傳動系統(tǒng)振動特性及機械可靠性靈敏度分析
5．1 概述
5．2 風力機傳動系統(tǒng)靜力學分析
5．3 風力機傳動系統(tǒng)動力特性分析
5．3．1 分析流程
5．3．2 風力機模型的建立
5．3．3 氣動載荷的作用過程
5．3．4 輪轂一主軸一主軸軸承傳動系統(tǒng)瞬態(tài)動力學分析
5．3．5 考慮運行載荷下齒輪箱一高速軸一發(fā)電機傳動系統(tǒng)振動譜分析
5．4 傳動系統(tǒng)機械可靠性靈敏度分析
5．4．1 分析方法
5．4．2 傳動系統(tǒng)機械可靠性模型
5．4．3 考慮運行載荷作用下風力機傳動系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析
5．5 小結
6 基于熱變形的齒輪副非漸開線誤差分析
6．1 概述
6．2 齒輪熱變形基本理論
6．3 齒輪副虛擬樣機的建立
6．3．1 齒廓曲線的參數方程
6．3．2 全齒實體模型的建立
6．4 齒輪穩(wěn)態(tài)溫度場有限元分析
6．4．1 導熱微分方程和定解條件的確定
6．4．2 齒輪各邊界條件的確定
6．4．3 熱載荷的確定
6．5 齒輪瞬態(tài)溫度場有限元分析
6．5．1 導熱微分方程和定解條件的確定
6．5．2 齒輪瞬態(tài)熱分析的有限元方法
6．5．3 邊界條件的加載
6．6 齒輪熱-結構耦合有限元分析
6．7 熱變形引起的非漸開線誤差計算
6．8 計算實例
6．8．1 齒輪副有限元模型的建立
6．8．2 齒輪副熱-結構耦合的有限元分析
6．8．3 齒輪副熱變形的計算
6．9 小結
7 基于熱分析的齒輪模態(tài)及共振可靠性靈敏度分析
7．1 概述
7．2 溫度影響模態(tài)的基本理論
7．2．1 模態(tài)分析理論
7．2．2 溫度對結構模態(tài)的影響機制
7．2．3 熱應力的理論基礎
7．3 考慮溫度場的齒輪模態(tài)分析
7．3．1 分析方法及流程
7．3．2 求解齒輪熱應力
7．3．3 ANSYS的模態(tài)分析
7．4 齒輪共振可靠性及靈敏度分析方法
7．4．1 齒輪共振失效分析
7．4．2 Monte Carlo模擬法
7．4．3 ANSYS概率有限元法
7．5 計算實例
7．5．1 齒輪軸有限元模型的建立
7．5．2 求解齒輪軸熱應力
7．5．3 考慮溫度場的齒輪軸模態(tài)分析
7．5．4 基于熱分析的齒輪振動可靠性及靈敏度分析
7．6 小結
8 齒輪熱彈耦合特性分析
8．1 概述
8．2 熱彈耦合接觸有限元法
8．2．1 接觸傳熱迭代過程
8．2．2 彈性接觸迭代過程
8．2．3 耦合迭代求解
8．3 基于ANSYS求解熱彈性耦合分析
8．3．1 熱彈耦合結構分析接觸類型的確定
8．3．2 熱彈耦合結構分析接觸算法的確定
8．3．3 熱彈耦合有限元模型的建立
8．3．4 熱彈耦合接觸分析流程圖
8．4 響應面-Monte Carlo可靠性靈敏度分析方法
8．4．1 響應面法
8．4．2 建立齒面接觸強度的極限狀態(tài)函數
8．4．3 Monte Carlo可靠性靈敏度分析
8．5 計算實例
8．5．1 熱彈耦合接觸應力的提取
8．5．2 響應面法擬合極限狀態(tài)函數
8．5．3 極限狀態(tài)函數的Monte Carlo可靠性靈敏度分析
8．6 小結
9 考慮裝配誤差的軸系結構靜力學及靈敏度分析
9．1 概述
9．2 求解接觸問題的有限元法
9．3 基于Pro／E的軸系結構模型的建立
9．3．1 漸開線直齒圓柱齒輪模型的建立和裝配
9．3．2 滾動軸承模型的建立
9．3．3 軸系整體結構模型的裝配
9．4 軸系結構的有限元分析
9．4．1 軸系結構有限元模型的建立
9．4．2 軸系結構接觸對的建立
9．4．3 邊界條件和載荷的確定
9．4．4 迭代求解方法
9．5 考慮裝配誤差的軸系結構靜力學對比分析
9．6 軸系結構可靠性靈敏度分析
9．7 計算實例
9．7．1 軸系結構的有限元求解
9．7．2 考慮軸不平行的軸系結構靜態(tài)對比分析
9．7．3 考慮軸不平行的齒輪靜態(tài)對比分析
9．7．4 考慮軸不平行的滾動軸承靜態(tài)對比分析
9．7．5 軸系結構可靠性靈敏度分析
9．8 小結
10 考慮裝配誤差和軸承徑向游隙的軸系結構動力學及靈敏度分析
10．1 概述
10．2 軸系結構的動力學分析流程
10．3 軸系結構的動力學分析方法
10．3．1 軸系結構的有限元模型的建立
10．3．2 動力學求解的參數設置
10．4 考慮裝配誤差的軸系結構動力學分析
10．5 考慮軸承徑向游隙的軸系結構動力學分析
10．6 軸系結構可靠性靈敏度分析
10．7 計算實例
10．7．1 軸系結構動力學分析
10．7．2 考慮裝配誤差的軸系結構動力學對比分析
10．7．3 考慮軸承徑向游隙的軸系結構動力學分析
10．7．4 軸系結構可靠性靈敏度分析
10．8 小結
11 結論
參考文獻