引言
    發(fā)電機(jī)底架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的主要承載部件，對(duì)部分設(shè)備（發(fā)電機(jī)、電氣設(shè)備等）及其附屬部件起到固定及支撐作用；發(fā)電機(jī)的扭矩及部分機(jī)艙罩承受風(fēng)載也會(huì)傳遞到底架上，因此需對(duì)電機(jī)底架進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于底架大多是由鋼板焊接和螺栓連接而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用材料力學(xué)中理論公式的方法無(wú)法進(jìn)行計(jì)算，為此，我們需要借助于工程軟件利用有限元法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
    結(jié)構(gòu)分析有限元法是1950年至1960年期間，由學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究人員建立起來(lái)的，它是一種模擬在確定荷載條件下的設(shè)計(jì)響應(yīng)的方法，用稱(chēng)之為“單元”的離散體模擬設(shè)計(jì)。有限元的基本理論已有近100年之久，其理論基礎(chǔ)已非常完善，而且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了大批高端通用和行業(yè)專(zhuān)用的有限元軟件，成功有效地解決了各大行業(yè)（航空航天、汽車(chē)工業(yè)、船舶工程、電力能源、生物醫(yī)學(xué)、橋梁建筑、電子產(chǎn)品、機(jī)械工程、微機(jī)電系統(tǒng)等）的工程計(jì)算難題。
    采用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的一般過(guò)程包括四個(gè)主要步驟：
    1）準(zhǔn)備工作
    確認(rèn)分析類(lèi)型：是采用靜力分析還是動(dòng)力分析，單場(chǎng)分析還是耦合場(chǎng)分析等等；
    確認(rèn)如何建模：對(duì)稱(chēng)模型建模還是整體建模，
    是采用實(shí)體建模還是非實(shí)體建模等等；
    確認(rèn)單元類(lèi)型：是采用梁?jiǎn)卧卧鍐卧€是實(shí)體單元，采用低階單元還是高階單元等等。
    2）前處理
    準(zhǔn)備工作做好后，即可開(kāi)始創(chuàng)建幾何模型和有限元模型，包括定義材料、建立和處理幾何模型對(duì)幾何模型劃分網(wǎng)格等等。
    3）加載及求解
    根據(jù)分析對(duì)象的受力和約束狀態(tài)，對(duì)有限元模型進(jìn)行符合實(shí)際情況的載荷和邊界條件的施加，進(jìn)行求解設(shè)置，并完成計(jì)算。
    4）后處理
    對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行列表，繪圖，動(dòng)畫(huà)顯示等，觀察結(jié)果并檢查結(jié)果的正確性。通過(guò)計(jì)算結(jié)果，對(duì)分析模型進(jìn)行評(píng)估，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)建議，直至滿意為止。
    ANSYS是目前使用最為廣泛的國(guó)際大型通用有限元軟件之一，主要用于高級(jí)非線性結(jié)構(gòu)分析和多物理場(chǎng)有限元求解分析。本文采用ANSYS12.1軟件對(duì)2.0MW風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)底架為研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行靜強(qiáng)度和自振特性分析，校核其強(qiáng)度并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
    1 模型及材料參數(shù)
    2.0MW發(fā)電機(jī)底架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用三維CAD設(shè)計(jì)軟件solidworks繪制，原始模型如圖1所示。

　　發(fā)電機(jī)底架是由鋼板焊接和螺栓連接而成，所用材料為Q345D，具體材料參數(shù)如表1所示。

　　2 發(fā)電機(jī)底架靜力分析
　　2.1 發(fā)電機(jī)底架載荷計(jì)算
　　正確的模擬電機(jī)底架的受力及邊界條件是進(jìn)行有限元分析的必要條件。本次靜強(qiáng)度計(jì)算共計(jì)算兩種工況：