[发明专利]风力发电机组塔架门洞及其设计方法

权利要求书

1.一种风机塔架门洞，其中，

塔架门洞的形状由两条直线段和弯曲段组成，所述弯曲段由三种以上不同直径的圆弧组成。

2.根据权利要求1所述的风机塔架门洞，其中，

塔架门洞的门框厚度为塔筒壁厚的1.15～1.17倍，门框沿塔筒径向的长度为门框厚度的4.5～5.5倍，在门洞的中心高度处门框露出塔筒壁的长度约为门框沿塔筒径向的长度的一半。

3.根据权利要求1或2所述的风机塔架门洞，其中，

在门洞的中心高度处门框露出塔筒壁的长度略大于在门洞的上端的门框露出塔筒壁的长度。

4.根据权利要求1或2所述的风机塔架门洞，其中，

当弯曲段由四种以上的不同直径的圆弧组成时，门框曲线的至少两段最大的圆弧的半径和比双圆线设计方案的门框曲线的大圆弧更大，而门框曲线的两段最小的圆弧的半径则略大于双圆线设计方案中的门框曲线的小圆弧半径。

5.根据权利要求1或2所述的风机塔架门洞，其中，

当弯曲段由四种以上不同直径的圆弧组成时，门框曲线的至少两段最大的圆弧的圆心位置距门洞中心线的距离比双圆线设计方案中的门框曲线的大圆弧的圆心位置距门洞中心线的距离大。

6.根据权利要求1或2所述的风机塔架门洞，其中，

门框曲线的两段最小的圆弧的圆心位置不在门洞中心线上。

7.根据权利要求1或2所述的风机塔架门洞，其中，

所述弯曲段由四种不同直径的圆弧组成。

8.一种塔架门洞的设计方法，所述方法包括：

根据需要确定门洞的开设位置；

定义门框的形状、门框基本尺寸并确定关心区域的位置和大小；

对门框及关心区域截面建模；

对门框及关心区域截面模型数据进行转换；

通过有限元仿真计算得到参考点的名义应力，然后进行IIW插值计算得到应力集中系数；

将上述过程集成并建立自动计算处理流程，然后通过序列二次规划算法对应力集中系数进行最小化优化；

获得最佳样条曲线形状，用多段圆弧去逼近该最佳样条曲线形状，从而获得实际优化曲线形状；

在所获得的实际优化曲线形状的基础上，获得门框的优化后的基本尺寸。

9.根据权利要求8所述的塔架门洞的设计方法，其中，

定义门框的形状、门框基本尺寸分别是赋予门框初始形状、为门框赋予初始的基本尺寸。

10.根据权利要求8或9所述的塔架门洞的设计方法，其中，

所述门框的基本尺寸包括塔架门洞的门框厚度和门框沿塔筒径向的长度。

11.根据权利要求10所述的塔架门洞的设计方法，其中，

所述门框的基本尺寸还包括在门洞的中心高度处门框露出塔筒壁的长度，在门洞的中心高度处门框露出塔筒壁的长度约为门框沿塔筒径向的长度的一半。

12.根据权利要求8所述的塔架门洞的设计方法，其中，

在通过有限元仿真计算得到参考点的名义应力、然后进行IIW插值计算得到应力集中系数的步骤中，首先通过有限元仿真计算得到关心区域中的所有有限元离散节点在大小等于不开门洞时的抗弯模量值的弯矩载荷的作用下的名义应力。

13.根据权利要求12所述的塔架门洞的设计方法，其中，

在整个关心区域中找到最大名义应力值对应的位置，然后沿门框曲线在最大名义应力点处的法线方向找到参考点的位置，从而得到参考点的名义应力。

14.根据权利要求13所述的塔架门洞的设计方法，其中，

所述参考点的数量为两个，将两个参考点的名义应力进行IIW插值计算得到名义应力下的焊接热点应力，该名义应力下的焊接热点应力是热点区域的应力集中系数。

15.根据权利要求8所述的塔架门洞的设计方法，其中，

通过改变多个控制点位置，以获得最佳样条曲线形状，以使利用IIW插值计算方法所得的应力集中系数最小。

16.根据权利要求8所述的塔架门洞的设计方法，其中，

在获得实际优化曲线形状之后，通过根据塔筒壁厚尺寸来调整门框沿塔筒径向的长度、门框厚度，以使应力集中系数最小化。