风力发电作为清洁可持续发展新能源受到人们的关注。塔筒是风力发电机组中的主要支承装置,其刚度、强度、稳定性和疲劳等性能决定了风机发电的性能。本文利用ANSYS有限元软件针对大型风力发电机组直锥形钢塔筒模态和焊缝强度进行分析,为大型风力发电机组直锥形钢塔筒结构设计提供指导。研究讨论风力发电机塔筒的设计要素。首先塔筒模态进行分析研究;另外对风机塔筒安全性能评估方法进行分析研究,主要在塔筒焊缝强度评估、塔筒焊接段结构屈曲分析和连接件强度评估方法的研究。塔筒模态研究主要是尽量得到风力发电机组塔筒在风机机头质量影响下的自振基频,为了避开风力发电机组正常运行中的叶轮转动激励,以免引起风力发电机组塔筒共振。本文模态研究主要采用Block-Lanczos方法,并结合数值模拟方法进行,模拟过程中塔筒模型采用壳单元,风力发电机组机头部分用点质量代替,计算过程中用弹簧单元来模拟地基刚度。风力发电机组塔筒安全评估按结构形式分为塔筒焊缝强度评估、塔筒焊接段结构屈曲强度评估和连接件强度评估。塔筒焊缝分为塔筒筒体焊缝和塔筒门框焊缝。塔筒屈曲强度评估根据塔筒结构特点按照薄壁圆筒屈曲理论来研究。塔筒连接件即连接塔筒段的法兰和高强连接螺栓,连接件强度评估分别考虑法兰强度和高强连接螺栓的强度。