關(guān)于子模型模式與風(fēng)力機(jī)法蘭連接有限元工作中的實(shí)踐方案分析

摘 要：為了滿足現(xiàn)階段工作的需要，進(jìn)行風(fēng)力機(jī)法蘭連接有限元的工作體系分析是必要的，這涉及到子模型環(huán)節(jié)的應(yīng)用。在工程過(guò)程中，風(fēng)力機(jī)塔筒法蘭的連接尺寸是非常大的，這是由于其較多的螺栓連接而造成。為了更有效的進(jìn)行風(fēng)力機(jī)法蘭連接有限元工作的探究，進(jìn)行網(wǎng)格的數(shù)量、接觸體等分析是必要的，這就需要較長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)算，也導(dǎo)致其工作效率不高，為了進(jìn)行該問(wèn)題的解決，進(jìn)行子模型應(yīng)用方案及其有限元計(jì)算模式的結(jié)合是必要的，從而更有效的進(jìn)行預(yù)緊力情況的接觸非線性的有限元分析，更加適應(yīng)接觸狀況的變化情況，從而進(jìn)行工作效率的提升。

關(guān)鍵詞：子模型方法；風(fēng)力機(jī)；法蘭；有限元分析；工作效率；法蘭連接方式

1 法蘭連接方式極其子模型原理的分析

在風(fēng)力機(jī)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，法蘭連接是常用的也是非常必要的結(jié)構(gòu)，其極大影響了整體設(shè)備的運(yùn)行極其應(yīng)用效率。這種法蘭連接結(jié)構(gòu)的尺寸是非常大的，為了更有效的進(jìn)行有限元分析結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)量的確定是必要的，是一種典型的接觸非線性問(wèn)題。

在這種荷載作用的影響下，接觸邊界條件被嚴(yán)格的限制，其在計(jì)算過(guò)程中，無(wú)法進(jìn)行有效的確定，這包括了不同接觸物體接觸面積的確定，壓力分布的確定及其接觸變形情況的確定。因?yàn)樯鲜鲞@幾種因素都隨著荷載情況的變化而不斷的進(jìn)行變化，除了這幾種變化外，其與接觸體的剛度特性也是密切相關(guān)的。這需要進(jìn)行其接觸狀態(tài)下的應(yīng)力大小及其變形情況的分析，從而更有效的進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其可靠性的分析。在實(shí)踐工作中，模型單元的數(shù)量是非常多的，接觸問(wèn)題的非線性也是非常復(fù)雜的，這就容易導(dǎo)致其計(jì)算過(guò)程中的不確定性，導(dǎo)致其較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，為了解決這幾種問(wèn)題，需要進(jìn)行子模型法的應(yīng)用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的求出。

上述工作的開(kāi)展，需要進(jìn)行有限元軟件的應(yīng)用，進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)件的整體分析計(jì)算應(yīng)用，很多結(jié)構(gòu)都是進(jìn)行簡(jiǎn)化單元模式，從而滿足建模的工作需要。但是在這種應(yīng)用方式下，很多的圓角、倒角等計(jì)算過(guò)程被忽略，但是這些細(xì)節(jié)部分是最重要的部分。為了進(jìn)行最有效的結(jié)果取得，必須進(jìn)行精確化的計(jì)算，必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的細(xì)化，但是這也是導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量不斷增加的主要因素，其對(duì)于網(wǎng)格數(shù)量也提出了更高的簡(jiǎn)化需要，對(duì)于計(jì)算機(jī)也了更高的要求。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)該問(wèn)題的解決，可以進(jìn)行子模型方法的應(yīng)用，針對(duì)其區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格進(jìn)行有效的分析，保證其結(jié)構(gòu)的明確性。

這種子模型結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行整體模型的切割，這種切割模式需要進(jìn)行邊界上的計(jì)算位移值的分析，這也是子模型邊界確定的標(biāo)準(zhǔn)之一。在邊界切割過(guò)程中，其需要遠(yuǎn)離那些較高應(yīng)力，變形狀況較大的區(qū)域，其進(jìn)行切割的區(qū)域不能遠(yuǎn)離所研究區(qū)域太遠(yuǎn)，否則必然影響到計(jì)算的整體準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)該模式的應(yīng)用，會(huì)減少有限元的實(shí)體模型的傳遞區(qū)域，其可以在較小范圍內(nèi)進(jìn)行問(wèn)題的分析。針對(duì)其分析的需要，再進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。這種方法，必須進(jìn)行計(jì)算機(jī)資源的應(yīng)用，這種子模型的分析，比較適合于復(fù)雜零部件的細(xì)節(jié)分析。

在文章研究環(huán)節(jié)中，主要針對(duì)的是風(fēng)力機(jī)基座的法蘭連接方式，其需要進(jìn)行風(fēng)機(jī)及其他的連接，從而滿足風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范需要，其應(yīng)用尺寸是比較大的，并且其所需的螺栓是非常多的。通過(guò)對(duì)不同法蘭塔筒的螺栓連接，進(jìn)行工作條件的滿足。其法蘭圓角過(guò)度處的整體截面面積是比較小的，并且所承受的彎曲應(yīng)力是比較大的，因此需要進(jìn)行法蘭圓角過(guò)度處的分析，及其螺栓連接的分析。

在法蘭幾何模型的分析過(guò)程中，其需要進(jìn)行法蘭不同方向的相關(guān)塔筒壁進(jìn)行分析，作為加載位置進(jìn)行分析，為了更好的進(jìn)行法蘭連接位置的應(yīng)力分析，需要明確到邊界條件的選取位置條件，這個(gè)應(yīng)用模式涉及到多接觸體結(jié)構(gòu)的分析，這就需要進(jìn)行有限元件的分析，更好的進(jìn)行法蘭圓角及其螺栓應(yīng)力情況的分析，從而有效應(yīng)對(duì)網(wǎng)格的較大數(shù)量情況，更好的解決運(yùn)算周期問(wèn)題，進(jìn)行計(jì)算量的控制。這些環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行子模型方法的應(yīng)用。

2 有限元分析具體應(yīng)用過(guò)程的分析

在該方法的應(yīng)用過(guò)程中，其需要將設(shè)備生成的模型進(jìn)行有限元元件的導(dǎo)入，再進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)格劃分，從而保證期模擬塔筒基座法蘭接觸處的有效模擬，這需要進(jìn)行實(shí)體模型應(yīng)用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以進(jìn)行八節(jié)點(diǎn)的六面體單位的應(yīng)用，進(jìn)行六面體網(wǎng)格的形狀規(guī)范性的控制。

通過(guò)對(duì)模型劃分模式的應(yīng)用，更好的進(jìn)行較大網(wǎng)格的分析，從而進(jìn)行有限元模型的有效顯示。這些網(wǎng)格尺寸相對(duì)于整體尺寸是比較小的，其密度是非常大的，可能出現(xiàn)圖形顯示不清楚的情況，這就需要針對(duì)法蘭模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)行有限元模型的有效分析，從而進(jìn)行塔筒壁網(wǎng)格情況及其長(zhǎng)寬比情況的分析，進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量的分析，從而滿足當(dāng)下模型總網(wǎng)格數(shù)量的工作要求。

在完整模型的應(yīng)用過(guò)程中，其需要進(jìn)行有限元網(wǎng)格質(zhì)量的檢查。通過(guò)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的明確化，更有利于提升有限元分析結(jié)果的有效性。但是這種應(yīng)用方式會(huì)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間的延長(zhǎng)，也不能確保有效的計(jì)算結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)圓角處及其螺栓應(yīng)力情況的有效分析。有必要進(jìn)行網(wǎng)格的嚴(yán)密性的劃分。從接觸的角度上來(lái)說(shuō)，進(jìn)行更高標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的劃分是非常占據(jù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用資源的，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的延遲性。

為了解決上述工作環(huán)節(jié)中的問(wèn)題，可以進(jìn)行子模型方法的應(yīng)用，這需要依據(jù)于整體模型的分析結(jié)果，進(jìn)行法蘭圓角處、法蘭連接處及其螺栓處，進(jìn)行子模型的分割，再滿足接下來(lái)計(jì)算的要求。

通過(guò)對(duì)細(xì)網(wǎng)格的劃分，更有利于取得良好的分析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)螺栓上網(wǎng)格的有效加密，保證其網(wǎng)格化模型更加接近于實(shí)體模型。其法蘭圓角處隨著網(wǎng)格數(shù)量的變化，會(huì)產(chǎn)生相關(guān)狀態(tài)的變化，這與螺栓、螺母等的接觸關(guān)系式相關(guān)，可以將螺母、螺栓、法蘭等進(jìn)行變形體的定義，來(lái)進(jìn)行不同接觸體接觸關(guān)系的分析。

在應(yīng)用過(guò)程中，螺栓及其螺母是進(jìn)行螺紋連接的，在子模型的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)粘結(jié)關(guān)系的分析，更有利于進(jìn)行相關(guān)部分自由度的耦合，進(jìn)行螺紋聯(lián)接的模擬化，從而進(jìn)行一些位置的預(yù)緊力的增加，滿足法蘭工作的需要。

在實(shí)踐過(guò)程中，需要針對(duì)不同的工況進(jìn)行分析。這可以進(jìn)行不同部件的接觸關(guān)系的建立，針對(duì)其螺栓進(jìn)行預(yù)緊力的加強(qiáng)，進(jìn)行不同部件的接觸關(guān)系的確定。各個(gè)工況之間的工作，完全可以相互借鑒，進(jìn)行不同零部件螺栓預(yù)緊情況下的工作受力情況的分析。

為了實(shí)現(xiàn)子模型方法的正確性的分析，保證模型細(xì)化網(wǎng)格的分析應(yīng)用是必要的，這需要保證相關(guān)情況的不變性，保證三維模型、材料屬性、加載方式等確定性。

在子模型的結(jié)構(gòu)件的分析環(huán)節(jié)中，進(jìn)行網(wǎng)格密度及其質(zhì)量的協(xié)調(diào)是必要的，從而優(yōu)化計(jì)算結(jié)果。這就需要整體模型的網(wǎng)格精細(xì)化，至少不能太粗糙，從而進(jìn)行子模型的整體模型分離模式的開(kāi)展，避免其計(jì)算結(jié)果的不明確性，來(lái)滿足實(shí)際工作的需要。

在進(jìn)行上述情況的考慮下，通過(guò)對(duì)子模型分析方法的應(yīng)用，更有利于針對(duì)幾何尺寸情況、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有限元進(jìn)行有效分析，其方法非常具備實(shí)用性，能夠最大的進(jìn)行有限元分析效益的提升。它不僅能夠保證精度，在一般的計(jì)算機(jī)上能對(duì)大模型進(jìn)行細(xì)節(jié)分析，而且比起通過(guò)用整體的細(xì)密網(wǎng)格計(jì)算來(lái)得到某個(gè)局部細(xì)節(jié)應(yīng)力、應(yīng)變情況，效率更高。

3 結(jié)束語(yǔ)

在大模型有限元分析過(guò)程中，通過(guò)對(duì)子模型方法的應(yīng)用，能夠有效提升整體分析的效益。

參考文獻(xiàn)

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