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3.2.2 法兰应力及变形位移。图5(a) 为倒角半径为50mm 的法兰正应力图,在法兰受拉侧、距中心1400mm 的倒角处出现了应力集中,最大应力为296MPa,超出了法兰的极限强度210MPa。为满足设计要求、减小应力集中,现将倒角半径增大,倒角半径由50mm 修改为100mm。倒角半径增大后的法兰应力如图5(b) 所示,最大应力为189MPa,小于法兰的极限强度210MPa,满足实验台对法兰强度的要求。
图6 为增大倒角半径后法兰的变形图,在法兰外边缘受拉侧出现最大变形位移为1.16mm,也满足实验台对法兰结构的变形要求。
4. 结论
将3MW-50m 叶片实验台台面端加装钢板和法兰,使其成为设计能力达5MW-70m 的大型叶片实验台。对5MW 实验台方案建立有限元模型并进行非线性接触分析,计算在最大荷载情况下实验台的螺杆应力及法兰应力和变形,校核叶片实验台的强度和刚度。计算结果表明,在最大荷载情况下实验台方案的螺杆应力远小于螺杆的极限应力,满足强度要求。同时对方案中法兰的设计进行修改,将法兰倒角半径增大后,法兰应力小于其极限强度应力,满足强度要求,而法兰基本没发生变形,符合试验台对结构变形的要求。
该实验台台面端工装设计不仅提高了实验台进行大型叶片测试的能力,节约了实验场地和建设费用,还解决了叶片测试过程中出现叶根固定处变形松动等问题,提供了一种能提高叶片测试准确性和适合大多数型号的叶片试验的实验台工装结构。同时开拓了叶片相关技术人员专业技术能力和技术广度能力,对于未来超大型叶片试验,有了进一步的理论和实践运用基础, 为叶片设计、使用、维护提供重要依据。
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