结构力学仿真软件：Strand7：Strand7在风力发电结构仿真中的应用.pdf

结构力学仿真软件：Strand7：Strand7在风力发电结构仿真

中的应用

1绪论

1.1Strand7软件简介

Strand7是一款功能强大的结构分析和设计软件，由Strand7有限公司开发。

它提供了全面的线性和非线性分析能力，包括静态、动态、热力学和流体动力

学分析。Strand7的用户界面友好，支持多种格式的模型导入和导出，使其成为

风力发电结构仿真领域的理想工具。

1.2风力发电结构仿真的重要性

风力发电结构仿真在确保风力发电机组的安全性和经济性方面起着至关重

要的作用。通过仿真，工程师可以预测结构在各种工况下的行为，包括极端风

速、地震、疲劳等，从而优化设计，减少材料使用，降低成本，同时保证结构

的可靠性和寿命。

1.3Strand7在风力发电行业的应用案例

1.3.1案例1：风力发电机塔架的动态分析

1.3.1.1背景

风力发电机塔架在运行过程中会受到风载荷、旋转叶片的不平衡力等动态

载荷的影响。为了确保塔架在这些载荷下的稳定性，需要进行动态分析。

1.3.1.2方法

使用Strand7的模态分析功能，可以计算塔架的固有频率和振型，进而评

估其在动态载荷下的响应。通过输入风载荷和叶片不平衡力的时间历程，进行

时间域的动态分析，得到塔架的位移、应力和应变等关键参数。

1.3.1.3示例

#Strand7PythonAPI示例：风力发电机塔架的模态分析

#导入Strand7PythonAPI库

1

importstrand7

#创建一个新的Strand7模型

model=strand7.Model()

#加载塔架模型

model.load(tower.st7)

#执行模态分析

model.analysis.modal()

#获取前5个模态的频率和振型

frequencies,modes=model.results.modal(5)

#输出结果

foriinrange(5):

print(f模态{i+1}的频率为：{frequencies[i]}Hz)

print(f模态{i+1}的振型为：{modes[i]})

此代码示例展示了如何使用Strand7的PythonAPI加载风力发电机塔架模

型，执行模态分析，并获取前5个模态的频率和振型。实际操作中，需要根据

具体模型和分析需求调整参数。

1.3.2案例2：风力发电机叶片的疲劳分析

1.3.2.1背景

风力发电机叶片在长期运行中会受到周期性载荷的作用，导致材料疲劳，

影响叶片的寿命。疲劳分析是评估叶片设计可靠性的关键步骤。

1.3.2.2方法

Strand7提供了疲劳分析模块，可以基于材料的S-N曲线和载荷的时间历程，

计算叶片在运行过程中的疲劳损伤累积。通过与叶片的预期寿命进行比较，可

以评估设计的合理性。

1.3.2.3示例

#Strand7PythonAPI示例：风力发电机叶片的疲劳分析

#导入Strand7PythonAPI库

importstrand7

#创建一个新的Strand7模型

model=strand7.Model()

2

#加载叶片模型

model.load(blade.st7)

#定义材料的S-N曲线

material=model.materials[Steel]

material.define_SN_curve(1e6,100,1e7,10)

#加载载荷时间历程

load_time_history=model.load_time_history(wind_load.st7)

#执行疲劳分析

model.analysis.fatigue(load_time_history)

#获取疲劳损伤累积结果

damage=model.results.fatigue()

#输出结果

print(f叶片的疲劳损伤累积为：{damage})

此代码示例展示了如何使用Strand7的PythonAPI加载风力发电机叶片模

型，定义材料的S-N曲线，加载风载荷的时间历程，执行疲劳分析，并获取疲

劳损伤累积结果。实际操作中，需要根据具体材料和载荷数据调整S-N曲线和

时间历程的定义。

通过以上案例，可以看出Str