风电行业简介 

          随着全球新能源产业的飞速发展，风能由于其经济，可再生性以及研究相对成熟，在国内外得到了长足发展。目前我国风电装机量已经是世界第一，绿色能源在电力行业中的占比还在不断提高。

   风电制造行业是有限元分析应用的一个重要领域。风力发电设备中：采用复合材料的叶片设计分析优化、塔筒模态分析、齿轮箱及其构件以及轮毂设计等各种接触、非线性分析等均为复杂课题，需要多门学科知识方法的综合应用。

   针对风电制造领域关注的各种线性、非线性、接触，模态等静力，动力学问题，作为世界上最优秀的非线性分析软件——Abaqus有针对性的提供了相应的分析解决方案。Abaqus的有限元分析能力已经被全球知名风机制造商及其相关项目服务商，科研单位检验并得到了广泛的认可。

 目前风电行业中最关键的问题主要是模型的合理简化、轴承的模拟、叶片复合材料的模拟、螺栓连接、焊缝疲劳分析以及大量的接触非线性和几何非线性分析。

 Ansa作为专业的前处理软件，可以为风电行业提供快速高质量的六面体网格模型，从而在网格上保证计算的精度和速度。

 Abaqus作为非线性有限元分析软件，在风电行业具有强大的优势：

 1.针对风电行业中的大型的轴承模型，提供了完美的间隙单元解决方案，可以定义大量的参数对轴承进行合理的简化假设，不仅可以保证计算的准确性，更能考虑的计算的经济性；

 2.针对复合材料Abaqus更是提供了强大的复合材料铺层模拟技术；风电行业的螺栓连接更是计算不可缺少的部分，无论螺栓是实体模型还是简化模型，Abaqus都能够准确的模拟螺栓预紧力的情况，保证计算的真实性；

 3.针对风电行业中存在的大量接触非线性和几何非线性，更是abaqus的强项，可以充分考虑几何变形所引起的几何非线性，以及大量接触边界所产生的非线性，通过先进的自动增量技术及其它控制技术，实现非线性的快速收敛求解。

案例展示

1.变桨轴承与轮毂连接螺栓强度

 叶片在工作过程中将复杂的载荷通过变桨轴承传递到轮毂上，变桨轴承和轮毂之间通过螺栓连接，变桨轴承与轮毂的连接直接关系到叶片载荷的传递。根据分析的内容需要对模型进行合理的假设和简化。

 对轴承的网格进行细化，采用gap单元连接。主底座螺栓孔位置网格进行细化，保证螺栓连接计算的准确度。螺栓采用beam单元模拟，并考虑螺栓头的影响，对螺栓施加预紧力。用接触来模拟不同零件直接的连接关系。

               几何模型                     轴承网格

                       轮毂螺栓孔网格                                       

           螺栓预紧力 

                             接触的设置

         螺栓连接的定义

                   最终计算模型

              螺栓应力云图

                            螺栓位移云图

              
                           接触面接触压力

2.轮毂静强度分析 

轮毂是连接叶片的主要部件，通过变桨轴承与叶片连接，计算时通过三个叶片中心载荷进行加载。通过梁单元与gap单元合理的模拟变桨连接，考虑轴承的非线性特性。

          几何模型                         载荷模型 

                        轮毂网格模型

                                  应力云图

                                      位移云图