含典型缺陷的风电塔筒环焊缝强度分析

摘要

气孔、夹渣、裂纹等缺陷在风电塔筒环焊缝缺陷中占比较高,严重影响风电塔筒的安全运行,因此对含典型缺陷的风电塔筒环焊缝进行强度分析具有重要的工程应用价值。以某2 MW风电塔筒为研究对象,采用规则的空心球体、半圆柱体、空心矩形对缺陷进行表征,基于子模型技术建立了含环焊缝缺陷的风电塔筒非线性有限元模型,并采用基于屈服强度的失效判据,对3种极限载荷工况下含不同类型、大小和位置的环焊缝缺陷进行了强度分析。研究表明:对于单个球形气孔缺陷,随着气孔半径从2 mm增加到8 mm,塔筒的环焊缝最大等效应力增大,且气孔越靠近风电塔筒内外表面,最大等效应力越大;对于裂纹缺陷,最大等效应力随着裂纹缺陷长度增大而增大,但当缺陷长度大于25 mm时,最大等效应力出现降低趋势。在Fxy,max工况下,超过屈服强度,影响风电塔筒的安全性,属于较为危险的缺陷形式,而该研究可以对实际含焊接缺陷的风电塔筒的安全性判定提供理论参考。