VDI 2230工程計算模塊開發以及在風力發電機開發中的應用

錢 亞

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

螺栓連接是機械結構中應用廣泛的一種連接方式，具有可拆卸、工藝簡單以及高可靠性的優勢，在電機法蘭、轉子及機座等結構上有典型的應用[1-2]。作為連接件，螺栓在設計時需充分考慮外部的載荷，配置相應的材料與尺寸。合理的螺栓設計，在保證結構連接有效情況下，還能充分利用螺栓材料的性能。

對螺栓的設計校核及優化需考慮螺栓連接結構的受力情況。目前計算方法大致可分為工程計算與有限元計算兩類。工程計算方法中，德國的VDI 2230標準較為系統全面，且具有大量的工程應用支撐[3-4]。有限元計算螺栓受力，可對相對復雜的幾何結構及工況進行分析[1，5]。整體來說，以VDI 2230為代表的工程計算方法在設計、工藝等方面有更綜合的考慮，而有限元計算則可實現復雜結構工況的分析計算。

本文結合VDI 2230標準與有限元方法，基于MATLAB腳本建立了通用性的螺栓連接結構校驗模塊。模塊以VDI 2230流程化螺栓校核為基礎，通過有限元求解一般結構的螺栓連接處的作用外力，并作為輸入，可快速判斷螺栓結構的選型能否滿足要求。

1 理論與方法

VDI 2230標準第一部分基于單螺栓情況，給出了系統的螺栓選型、校核及相關工藝參數[3]。其中對于螺栓連接結構的載荷計算，基于材料的線彈性關系，并結合工程經驗做了假設簡化。VDI 2230的主要步驟包括：

(1) 根據載荷大小與類型，確定螺栓選型。

(2) 根據工藝確定擰緊系數αA。

(3) 根據工況確定界面最小夾緊載荷。……