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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文DesignofNacelleStructureofHorizontalAxisTidalTurbineagainstDifferentFailureModes姓名：AhmadZamirChaudhry申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：朱世范2012-06-06DesignofHATTNacelleagainstDifferentFailureModes摘要海洋能发电是近年来可再生能源领域中发展迅速的技术，潮汐发电是海洋能发电的重要形式之一，而在潮汐发电中，水平轴潮汐透平机具有很

2、多优点和优势，因此，在实际中具有广泛的应用。位于水下的水平轴潮汐透平机壳体包含有传动系统和叶片底座，由于它同时承受静态和动态载荷，其强度对于水平轴潮汐透平机是至关重要的。通过分析该圆柱形壳体结构，本研究完成了基于失效模式的水平轴潮汐透平机壳体设计。使用APDL编程语言，在ANSYS平台上建立了有限元分析模型；基于VonMises屈服准则，对壳体厚度进行了优化；通过应力释放和预应力模态分析方法，对水平轴潮汐透平机壳体进行了动态分析，结果表明，预先加载可以减低频率，且振型对预先加载不敏感；同时使用DNV准则，对壳体的危险点

3、进行了疲劳分析，壳体的疲劳积累损伤率满足安全要求。弯曲变形和稳定性进行了分析，圆柱形壳体和圆锥端也进行了非线性弯曲分析，结果表明，弯曲载荷的增加会使壳体厚度大幅增加。关键词：壳体；水平轴透平机；模态分析；疲劳分析；弯曲分析MasterDegreeDissertationofHarbinEngineeringUniversityABSTRACTNacelleofahorizontalaxistidalturbine(HATT)isawatertightenvelopeunderwaterwhichcontainstran

4、smissionsystemandblade—hubassemblyisalsoconnectedtoit．Itsstrengthisimportantduetothereasonthatithastowithstandbothstaticanddynamicloading．NacelleofHATTiscylindricalshellstructurewithconicalshellends．Inthisregard，adetailedliteraturesurveywascarriedoutonshellstruc

5、turetheoriesanddifferentdesignrules．ThecurrentresearchworkisaimedatprovidingadesignofaHATTnacelleagainstdifferentfailuremodeswithstructuralviewpoint．InthiscontextafiniteelementmodelofthestructurewaspreparedusingANSYS(apopularFiniteElementAnalysissoftware)built．i

6、nprogramminglanguagecalled}‘}APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)．Thepowerofthislanguageisthatitprovidesgreaterflexibilityinthemodelgenerationandanalysisprocess．Furthermoreitresultsingreatertimesavingwhenmanydesigniterationsareneededwhichrequirechangesinparameter

7、softhemodel．OptimizationmoduleofANSYSsoftwarewasusedtooptimizethethicknessofthenacellestructurebyminimizingitsweightandusingVonMisesyieldcriterion．Dynamicresponseofthestructurewasexaminedbyperformingstressfreeandpre-stressedmodalanalyses．Modalanalysiswasalsoperf

8、ormedonsymmetricalmodel．SimplifiedfatigueanalysiswasperformedathotspotlocationsofthestructureusingtheguidelinesofDNVrules．Finally，thestabilityofnacelleagainstbuckling