一、风电机组塔筒结构分析

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将圆台沿横向焊接成塔筒。塔筒内部设有爬梯和平台，有些塔筒设有电梯，便于工人维修塔顶机组。塔身是封闭结构，能够保证维修工人的安全，也能够更好地避免缆线老化或破坏，延长使用寿命。圆筒式塔筒外形美观，得到了广泛应用。由于塔筒受载比较复杂，而且是组合部件，因此在进行结构分析时需要考虑的因素比较多。

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1.由于自然风的风速和风向不断变化，风的状态也可能发生湍流等状态的变化，因此塔筒在风载作用下的静强度、疲劳强度和稳定性需要满足要求;

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2.风脱离塔筒时状态也会发生变化，由此产生的附加载荷引起塔筒发生振动或变形，此时塔筒的刚度和强度也需要满足要求;

3.风电机组运行时风轮的转动激励塔筒振动，那么塔筒的固有频率须避开激励频率以防止因发生共振而破坏。

塔筒的结构尺寸非常大，不适于用实验的方法进行结构分析。随着有限元方法的日益成熟及普遍应用，塔筒的结构分析多采用有限元法，在一些规范标准中，对塔筒的细节分析也有理论计算的相关规定，无论用哪种方法，基本的分析内容主要包括模态分析、静强度分析、疲劳分析、稳定性分析、横振分析及细节分析。

二、塔筒静强度分析

静强度分析考察塔筒承受极限载荷的能力，是对结构强度最基础的检验，在工程设计中往往以静强度分析结果为参考对塔筒整体尺寸进行改型设计。塔筒几何模型，模型省略了一些附属结构，比如爬梯、平台、通风口等。这些结构的省略并不会影响分析结果的准确性，并且可以减少建模时间，提高工作效率。某兆瓦级风电机组塔筒(圆筒形式)几何模型如下图所示。

图1 塔筒几何模型

用八节点六面体单元建立塔筒网格模型，模型中简化了连接法兰。塔筒门段的门框和门洞是焊接结构，在有限元模型中对焊缝做等强度处理，并对该处的网格进行适当细化。由于实体单元的节点只有三个平动自由度，没有转动自由度，因此实体单元建立的塔筒模型不能传递极限载荷中的弯矩，也不能表达因受载而产生的弯曲变形。

为了解决这个问题，需要沿塔筒壁厚方向至少划分三层实体单元。单元数量为22077。建立塔筒有限元模型时，边界条件如何施加是关键，因此需要对模型的边界约束和加载方式进行研究。