ГОСТ Р 54418.1-2012 (МЭК 61400-1:2005) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования

Приложение Н
(справочное)

     
Одновременно действующие нагрузки

H.1 Основные положения

Подробный структурный анализ конструктивных элементов ветровой установки обычно использует метод конечных элементов или иную подходящую расчетную модель для определения действующих местных напряжений и деформаций, возникающих в результате внешних нагрузок, приложенных к элементам конструкции. Часто такой метод устанавливает подходящее внутреннее сечение, в котором действуют приложенные нагрузки, например: сечение опорного подшипника механизма поворота гондолы при определении нагружения башни в верхней части.

В данном случае граничные условия нагружения определяют шесть силовых факторов: три усилия F, F и F и три момента M, M и M.

Для удобства здесь принято, что оси x и y находятся в плоскости действия нагрузок, а ось z - перпендикулярна данной плоскости. Для описания случаев экстремального нагружения используется матрица нагрузок, которая часто представляется в виде, приведенном в таблице H.1.

В данной таблице каждый столбец представляет величину фактора нагрузки, которая возрастает вверх.

Каждый ряд представляет величины одновременно действующих нагрузок (т.е. все величины, возникающие в одно и то же время), а заштрихованные клеточки показывают те компоненты нагрузки, которые имеют максимальное и минимальное значение, как показано слева.

Данные максимальные и минимальные нагрузки закрывают весь диапазон значений для конкретного силового фактора.

Затем применяется выбранная структурная модель, используя каждый из рядов, для определения результирующего местного напряжения или деформации, которые надлежит сравнить с подходящими критериями разрушения.

Таблица Н.1 - Матрица экстремального нагружения     

Если конструкционная жесткость и прочность под воздействием нагрузок, лежащих в плоскости сечения, схожи для разнонаправленных нагрузок, наиболее тяжелый случай нагружения могут дать компоненты нагрузки, действующие вдоль осей x и y, и имеющие большие, но не самые большие значения. Таким образом величина суммарного вектора нагрузки, лежащего в плоскости сечения, представлена в добавочных столбцах в правой части и в нижних рядах таблицы.

Данные действующие в плоскости нагружения результирующие силовые факторы определяются следующим образом:

.                                             (H.1)

Угол между направлениями данных силовых факторов определяется соответственно:

.                                       (H.2)

Значения составляющих нагрузки, представленные в таблице, должны быть определены на основе последующего анализа временных серий для шести компонентов нагрузки, определенных как результат реализации в полном объеме динамического моделирования ветровой установки.

В этом анализе временные серии исследуются на максимальные и минимальные значения каждого силового фактора, а также выявляются максимальные значения результирующих нагрузок.

Величины нагрузок, действующие одновременно и связанные с каждой соответствующей точкой времени, затем вносятся в соответствующие ряды таблицы.

Каждый из случаев нагружения, приведенный в разделе 7, анализируется рассмотренным образом. Затем самые значительные экстремальные нагрузки в каждом ряду для различных случаев нагружения используются при определении полного спектра нагрузки соответствующего элемента ветровой установки.

Ниже приведены два используемых подхода. Следует заметить, что необходимо обеспечить аккуратность для получения консервативных одновременно действующих нагрузок.

H.2 Масштабирование

Данный подход включает следующие шаги:

- для каждого поперечного сечения и силового фактора один бин рассматриваемого случая нагружения должен содержать максимальную удельную нагрузку;