(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211350441.5 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 中国船舶重 工集团海 装风电股份有 限公司 地址 401122 重庆市北部新区经开园金渝 大道30号 (72)发明人 徐磅迤　谢东洋　韩佳　左昊　 文责丞　 (74)专利代理 机构 重庆棱镜智慧知识产权代理 事务所(普通 合伙) 50222 专利代理师 李兴寰 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模 方法 (57)摘要 本发明提供一种用于风电机组轮毂的有限 元计算建模方法， 包括如下步骤： 获取三维模型 导入有限元软件进行前处理建立有限元模型； 通 过刚性域将主轴的轴承安装面节点耦合于几何 中心并在耦合节点施加约束； 建立变桨轴承 ‑轮 毂和叶根 ‑变桨轴承的螺栓连接， 并对螺栓施加 预紧力； 在叶根中心与叶根端面建立刚性连接， 并在叶根中心加载载荷； 采用 简化切片模型， 在 滚动体有限接触长度范围内模拟滚子的刚度、 游 隙以及修型； 通过刚度曲线对切片弹簧的间隙及 修型进行数值补偿。 克服现有轮毂有限元模型中 变桨轴承接触角捕捉不准确， 变桨齿轮啮合载荷 传递不清晰， 边界条件以及螺栓连接等对轮毂应 力分布的影响， 得到 轮毂更加准确的应力分布。 权利要求书2页 说明书5页 附图7页 CN 115544847 A 2022.12.30 CN 115544847 A 1.一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 获取用于轮毂计算的三维模型； 将获取的三维模型导入有限元 软件进行 前处理建立有限元模型； 通过刚性 域将主轴的轴承安装面节点耦合于几何中心， 并在耦合节点施加约束； 建立变桨轴承‑轮毂和叶根 ‑变桨轴承的螺 栓连接， 并对螺 栓施加预紧力； 在叶根中心与叶根端面建立刚性连接， 并在叶根中心加载 载荷； 将变桨轴承的内外圈建立实体建模； 采用简化切片模型， 在滚动体有限接触长度范围内模拟滚子的刚度、 游隙以及修型； 通过刚度曲线对切片弹簧的间隙及修型进行 数值补偿； 然后提交计算。 2.根据权利要求1所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 所述获取用于轮毂计算的三 维模型， 包括轮毂、 主轴、 变桨轴承、 变桨驱动、 叶根以及连接螺 栓的三维模型。 3.根据权利要求2所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 所述将获取 的三维模型导入有限元软件进行前处理建立有限元模型， 还包括， 在建立有限 元模型时保留主 要的几何轮廓线， 网格与几何轮廓保持一 致。 4.根据权利要求3所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 在建模过程中， 对于实体单元网格， 在结构厚度方向上确保三层以上， 其中对称结构采用对 称网络， 在结构变化大、 曲面曲率变化大、 载荷变化大以及不同材料 的连接部位进行细化， 在粗细网格之间保留足够的单 元进行过渡。 5.根据权利要求4所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 在变桨轴承内齿圈和变桨电机齿轮的啮合建模中， 考虑齿轮压力角， 采用Combin39进行模 拟。 6.根据权利要求1所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 所述建立变桨轴承 ‑轮毂和叶根 ‑变桨轴承的螺栓连接， 包括采用Beam188单元建模螺栓， 用 MPC约束方程将螺栓与螺母和螺纹孔旋合段建立接触， 并根据螺栓规格施加螺栓预紧力， 其 中接触面设置为标准接触。 7.根据权利要求1所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 所述在滚动体有限接触长度范围内模拟滚子的刚度、 游隙以及修型， 还包括采用Combin39 单元模拟滚子的刚度、 游隙以及修型。 8.根据权利要求1所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 所述通过刚度曲线对切片弹簧的间隙及修型进行 数值补偿， 通过如下公式进行计算： δj， k， FEM＝ δj， k‑δk， offset δk， offest＝2P(xk)+δ0‑ΔDwe， T 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544847 A 2ΔDwe， T＝DweαthermΔT δj， k， FEM： 考虑修型， 温度与初始间隙的滚子轮廓； δk， offest： 切片K的偏移量； P(xk)： 滚子轮廓函数； xk： 切片K与中心切片的距离； δ0： 非组装状态下的间隙； ΔDWE， T： 由于温差导 致的滚子直径变化； DWE： 滚子直径； α： 初始接触角； C0axial： 非组装状态下的初始轴向轴承间隙； αtherm： 热膨胀系数。 9.根据权利要求1所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在于， 其中施加载荷包括两步施加， 第一 步为施加螺 栓预紧力， 第二 步为施加轮毂受到的载荷。 10.根据权利要求9所述的一种用于风电机组轮毂的有限元计算建模方法， 其特征在 于， 所述然后提交计算， 还包括， 在计算过程中用第二步的应力结果减去第一步的应力结 果， 排出螺 栓预紧力的影响， 得到极限载荷下的轮毂应力结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544847 A 3