风能是一种洁净的可再生能源,在当今能源和环境问题日益受到关注的情况下,利用风能进行发电越来越受到人们的重视,随着科学技术的不断发展,风力发电技术在世界上得到了飞快的发展,越来越多的兆瓦级大型风力发电机组相继建成并投入运行,风电市场前景异常广阔。随着风力发电机装机容量日益增大,机组所受的载荷情况也越来越复杂,从而使得风力机及其零部件的安全问题变得更加突出。为了要确保风力机在其设计寿命内能够正常地运行,首先必须对风力发电机组的关键零部件展开设计研究。轮毂是风力发电机组中的一个重要部件,它形状复杂,轮毂设计的好坏将直接影响到整个机组的正常运行和使用寿命,因此有必要在极限载荷条件下对轮毂进行静态分析和疲劳计算,以确定整个轮毂的应力分布情况,从中找出最危险的部位,为轮毂设计提供可靠的依据。本文课题研究就是在这样的背景下,应某企业的需求,对1.5MW风力发电机组的轮毂进行强度计算分析。本文基于有限元法的基本理论,对1.5MW轮毂进行了以下研究:①基于有限元法的建模理论,利用网格划分软件HyperMesh建立了两种轮毂有限元模型:一种是四面体单元模型,划分简单,可以使用有限元程序自动生成,故使用普遍;另一种是六面体单元模型,由于三维网格具有空间几何实体描述和三维网格的自动生成算法的复杂性,使得三维网格,尤其是六面体网格的划分,具有较大难度,一般只能靠工作人员手动生成。并对两种单元类型的模型进行了细致的分析比较。②对轮毂有限元模型进行极限强度分析和疲劳校核计算,并把计算结果与某企业的2MW轮毂分析数据进行了比较,从而验证了本文所研究方法的正确性,确保了轮毂具有足够的强度和使用寿命。③为了减轻轮毂的重量、降低轮毂的制造成本,本文在强度和疲劳分析的基础上,对轮毂优化设计进行了研究,得到一组优化的轮毂壁厚。因此,本论文对为大型风力发电机组轮毂的分析和自主设计提供科学可靠的依据,对企业解决轮毂安全和寿命的问题具有重要的理论意义和工程实用价值,为提高我国风力发电设备技术水平,降低风力发电成本,提高市场竞争能力,实现具有自主知识产权的国产化风力发电机组奠定坚实的基础。