靜曲強度

靜強度分析包括下面幾個方面的工作。

校核結構的承載能力是否滿足強度設計的要求，若強度過剩較多，可以減小結構承力件尺寸。對于帶裂紋的結構，由于裂紋尖端存在奇異的應力分布，常規(guī)的靜強度分析方法已不再適用，已屬于疲勞與斷裂問題。

校核結構抵抗變形的能力是否滿足強度設計的要求，同時為動力分析等提供結構剛度特性數(shù)據(jù)，這種校核通常在使用載荷下或更小的載荷下進行。

計算和校核桿件、板件、薄壁結構、殼體等在載荷作用下是否會喪失穩(wěn)定。有空氣動力、彈性力耦合作用的結構穩(wěn)定性問題時，則用氣動彈性力學方法研究。

計算和分析結構在靜載荷作用下的應力、變形分布規(guī)律和屈曲模態(tài)，為其他方面的結構分析提供資料。

靜強度分析的內容也可通過靜力試驗測定或驗證。

靜強度分析是工程結構設計中使用最為頻繁的分析，主要用來求解結構在與時間無關或者時間作用效果可以忽略的靜力載荷（如集中/分布靜力、溫度載荷、強制位移、慣性力等）作用的響應，并得出所需的位移、應力和應變能等。

風力發(fā)電機組結構件的靜強度問題，實際是考察機組的關鍵結構件在使用當中承受最大作用載荷的能力，分析結構承受極端載荷時的最大應變、應力和位移，進而討論該結構的強度和剛度問題。分析方法及準則是風力發(fā)電機組結構件強度校核中最基本的分析原則，是機組結構設計活動中首先考慮的基本要求。

考慮到不同的載荷工況會導致結構件的受力狀態(tài)不同，因此，必須全面考察機組在運行中所遇到的各種載荷狀態(tài)（或稱工況）。同一載荷分量，靜強度僅考慮最大載荷值即可。通常風力發(fā)電機組結構靜強度分析依據(jù)相關規(guī)范給定的設計載荷法，即計算載荷必須包含安全系數(shù)γ_f。

根據(jù)求解問題的復雜程度，風力發(fā)電機組結構件的靜強度分析方法可分為兩類：工程計算方法和有限元計算方法。

對于某類結構件來說，其結構尺寸單一，受載條件簡單，并且有權威機構頒布的工程算法實例做參照，則此類結構件的靜強度分析可應用工程算法計算。例如，錐筒式塔筒筒段間螺栓連接的靜強度分析等。

對于載荷復雜或結構復雜的一類結構件（例如，輪轂、底盤等），工程算法或者傳統(tǒng)強度分析辦法無法給出合乎規(guī)范要求的精確解，必須借助數(shù)值計算完成這類結構件的靜強度分析。有限元法就是其中發(fā)展較為成熟的數(shù)值計算方法之一，是解決復雜力學問題的一個有效的工具。如上圖1為有限元靜強度分析的一般流程。

分析的一般流程

有限元靜強度分析是求解近似解的過程，求解精度高度依賴建模策略，網格密度以及載荷或位移邊界的施加方式，為保證計算結果安全可信，風力發(fā)電機組結構件的有限元靜強度分析應滿足下列基本原則。

建模及網格劃分應遵循的原則

1）對于非重點考察區(qū)域的細小特征，例如圓孔、倒角、凸臺等，在不影響整體剛度的前提下，可以適當簡化；

2）采用構建相鄰部件的部分模型（假體）的方法，增加模型的合理判別區(qū)域。結構件、假體模型的尺寸及其連接方式應與實際情況保持一致；

3）模型整體的網格規(guī)模和網格質量應適當，重點校驗區(qū)域要加密網格，非重要的區(qū)域可適當增大網格尺寸，建議采用高階單元劃分模型；

4）對于呈現(xiàn)高應力狀態(tài)、應力梯度變化較大的局部區(qū)域，要細分網格，追求高質量網格。建議出現(xiàn)高應力的倒圓特征至少劃分三層單元；

5）含有對稱結構特征的模型，可以考慮建立最小模型，降低計算復雜性。

施加載荷應遵循的原則

1）簡化假設越少越好；

2）使施加的載荷與結構的實際承載狀態(tài)保持吻合；

3）如必須作簡化處理時，必須忽略“不合理”簡化的邊界附近一定區(qū)域內的應力；

值得注意的是，在結構分析中，集中載荷通常是梁、桿和彈簧等非連續(xù)性的模型施加載荷的一種途徑。對于由平面單元或者三維實體單元等組成的連續(xù)性模型，集中載荷意味著存在應力奇異點。在靜強度分析中，如果不關心集中載荷作用節(jié)點處的應力，根據(jù)圣維南原理，可以用等效集中載荷代替靜力分布載荷，添加在模型上，雖然這樣做會對載荷附近的局部特性有影響，但對整個結構的性能影響并不大。

無論采用工程算法還是數(shù)值算法，最后的工作都要歸結為：靜強度校驗。對于風力發(fā)電機組結構件的靜強度分析來說，就是通過應力（位移）比較，以校核結構件是否滿足強度和剛度的要求。具體的做法是篩選出最大應力（最大位移）的載荷情況，并對該情況下所產生的最大應力（位移）進行檢驗。

靜強度研究是飛行器結構強度學科中最早形成的也是最基本的一個方面，又稱結構靜力研究，包括靜強度分析和靜強度試驗（又稱靜力試驗）。

結構物的靜強度分析。就是明確結構物的形狀、尺寸和重量分布，根據(jù)任務概況中各階段的運行條件和環(huán)境條件，推算出結構物所受的最大載荷．對于飛機來說，要根據(jù)適航性基準，確定運動載荷、陣風載荷、‘地上載荷、發(fā)動機載荷和增壓載荷等的計算方法。據(jù)此計算出主翼、機身和尾翼等各部分結構的載荷，再進一步應用有限元法或結構力學、材料力學或斷裂力學求出各構件應力最大的斷面或部位的應力。

根據(jù)應力最大斷面或部位所承受的載荷求出應力分布，再找出包括制造和劣化等影響在內的材料強度的分布，即可應用所謂應力-強度模型或干涉理論方法，求得結構的可靠度。