[发明专利]风力发电机组塔筒法兰的设计方法及装置

权利要求书

1.一种风力发电机组塔筒法兰的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

测量并获取与每个设计参数对应的法兰连接的多条轴力曲线和多条弯矩曲线；

根据所述多条轴力曲线和所述多条弯矩曲线的变化趋势确定影响法兰连接受力的关键设计参数；

基于与关键设计参数对应的多条轴力曲线和多条弯矩曲线确定与关键设计参数的特定值对应的应力曲线；

基于所述应力曲线对具有所述特定值的关键设计参数的法兰连接进行极限和疲劳验证。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关键设计参数包括螺栓分度圆直径a/b，其中，a为螺栓轴心线到法兰内径处的距离，b为螺栓轴心线到塔筒内壁的距离，a+b为固定值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于与关键设计参数对应的多条轴力曲线和多条弯矩曲线求取与关键设计参数的特定值对应的应力曲线的步骤包括：

通过对与关键设计参数对应的多条轴力曲线和多条弯矩曲线进行线性插值和曲线拟合得出与关键设计参数的特定值对应的轴力曲线和弯矩曲线；

根据得到的与关键设计参数的特定值对应的轴力曲线和弯矩曲线计算求取与关键设计参数的特定值对应的应力曲线。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据得到的与关键设计参数的特定值对应的轴力曲线和弯矩曲线计算求取与关键设计参数的特定值对应的应力曲线的步骤包括：

通过将轴力曲线和法兰螺栓应力截面之比与弯矩曲线和截面抗弯模量之比相加来得到所述应力曲线。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述应力曲线对具有所述特定值的关键设计参数的法兰连接进行极限和疲劳验证的步骤包括：

基于所述应力曲线计算出关键设计参数值在所述特定值下的极限应力值和疲劳损伤值，将所述极限应力值与材料极限强度值进行对比，将所述疲劳损伤值与设计要求值进行对比，以确定具有所述特定值的关键设计参数的法兰连接是否满足极限和疲劳验证。

6.一种风力发电机组塔筒法兰的设计装置，其特征在于，所述装置包括：

关键设计参数获取模块，被配置为测量并获取与每个设计参数对应的法兰连接的多条轴力曲线和多条弯矩曲线，并根据所述多条轴力曲线和所述多条弯矩曲线的变化趋势确定影响法兰连接受力的关键设计参数；

应力曲线求取模块，被配置为基于与关键设计参数对应的多条轴力曲线和多条弯矩曲线确定与关键设计参数的特定值对应的应力曲线；

极限和疲劳验证模块，被配置为基于所述应力曲线对具有所述特定值的关键设计参数的法兰连接进行极限和疲劳验证。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述关键设计参数获取模块中的关键设计参数包括螺栓分度圆直径a/b，其中，a为螺栓轴心线到法兰内径处的距离，b为螺栓轴心线到塔筒内壁的距离，a+b为固定值。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述应力曲线求取模块包括：

曲线拟合单元，被配置为通过对与关键设计参数对应的多条轴力曲线和多条弯矩曲线进行线性插值和曲线拟合得出与关键设计参数的特定值对应的轴力曲线和弯矩曲线；

应力曲线单元，被配置为根据得到的与关键设计参数的特定值对应的轴力曲线和弯矩曲线计算求取与关键设计参数的特定值对应的应力曲线。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述应力曲线单元还被配置为：

通过将轴力曲线和法兰螺栓应力截面之比与弯矩曲线和截面抗弯模量之比相加来得到所述应力曲线。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述极限和疲劳验证模块被配置为：

基于所述应力曲线计算出关键设计参数值在所述特定值下的极限应力值和疲劳损伤值，将所述极限应力值与材料极限强度值进行对比，将所述疲劳损伤值与设计要求值进行对比，以确定具有所述特定值的关键设计参数的法兰连接是否满足极限和疲劳验证。