本报告是针对SL1500_ HT34风力发电机组的65米塔筒进行的疲劳分析，风区为S类风区(年平均风速为8.5 m/s，极限风速为50年一遇3秒阵风达到70 m/s)。
本报告采用的软件分别是载荷计算软件Bladed软件和有限元分析软件Ansys软件。疲劳载荷及载荷谱来自于Bladed软件的计算结果，应力集中系数的求解来自于有限元分析软件。
对于塔筒疲劳分析可根据ENV 1993-1-1标准，可按照钢结构疲劳载荷计算方法：S-N曲线的斜率分别为3和5，转折点载荷循环次数为nD=5.0×106如下图进行计算分析(m=4)：
其中，根据ENV 1993-1-1标准，可得：
公式中参数
(1)转折点对应疲劳载荷幅值△sD下的最大循环次数 nD = 5.0×106次;
(2)材料安全系数 gM = 1.15;
(3)DC(Detailcategory) DC=△sc;
是指在2百万次循环载荷条件下对应的疲劳应力幅值。
(4)公式△sD=[DC×(2×106/nD)1/3]/gM×(25/t)1/4
上式括号[ ]内为不考虑修正的情况下，根据m=3可以得到
△sD=DC×(2×106/nD)1/3-标准的S-N曲线推导得到的
(其中，△sD对应循环次数nD;DC即△sc对应循环次数2×106)
1/gM×(25/t)1/4为考虑壁面厚度和材料安全系数
(5)transfer function( ..…. )是对安全系数的综合考虑
[pagebreak]下面就分别塔筒门、塔筒壁等处进行分析：
1、塔筒门疲劳分析
在单位载荷-弯矩Mnor=109Nmm作用下，经过有限元软件分析得到塔筒门处的应力云图如下：
通过应力云图推算出塔筒焊缝的应力曲线如下图中粉色曲线：
取出0.9倍塔筒壁厚度对应的焊缝应力值和1.5倍塔筒壁厚度下对应的焊缝应力值两点做一条直线，则有焊缝厚度为0时的对应焊缝应力值为
smax=4.44 N/mm2
又有snor=Mnor/W
其中，W =(da4-di4)×p/32/da
da-塔筒外径
di -塔筒内径
得出：snor=3.13 N/mm2
因此得到应力集中因子为
SCF=smax/snor=4.44/3.13=1.42
考虑塔筒门的焊缝取DC=100，如塔筒壁厚为26 mm，则m=4情况下
等效疲劳载荷循环次数参考值为
nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108
转折点处对应疲劳载荷值为
△sD=100×(2×106/5×106)1/3/1.15×(25/26)1/4= 63.44 MN/m2
根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：
等效疲劳载荷对应的最大循环次数为
nzul=[63.44/(4.44×10-3×5400.7)]4×5.0×106= 2.45×108
则转折点的损伤系数为
Damage= 2.11×108 / 2.45×108=0.861
对于塔筒门附近的焊缝所受第i个疲劳载荷的最大循环次数可定义为如下：
Ni=[△sD/(transfer function(including notch factor)×DEL)]m×nD
其中，transfer function(including notch factor)= 106/W×SCF;
W-截面模量;
SCF-应力集中因子。
又从m=3和m=5折线可知：若上面公司中中括号里的分母(即传递函数与第i个等效疲劳载荷的乘积)小于分子△sD，则按m=5求解对应的最大循环次数Ni值;反之则按m=3求解对应的最大循环次数Ni值。
某第i个等效疲劳载荷值实际循环次数ni则按照Bladed软件计算得到的Marcov矩阵统计得出。
根据疲劳损伤原理，若
D=∑ni/Ni
小于1，则说明塔筒的焊缝在20年里不会发生破坏;反之，则说明塔筒焊缝会发生破坏。
在塔筒门处如按上图显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的焊缝处疲劳损伤值如下表所示：
2、塔筒壁疲劳分析
2.1 在高度0.6米处塔筒壁的疲劳分析
塔筒此高度截面几何数据如下：
考虑塔筒壁取DC=71，高度0.6米处塔筒壁厚为26 mm，则m=4情况下
等效疲劳载荷循环次数参考值为
nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108
转折点处对应疲劳载荷值为
△sD=71×(2×106/5×106)1/3/1.15×(25/26)1/4= 45.05 MN/m2
根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：
等效疲劳载荷对应的最大循环次数为
nzul=[45.05/(3.12×10-3×5400.7)]4×5.0×106= 2.56×108
则转折点的损伤系数为
Damage= 2.11×108 / 2.56×108=0.825
在塔筒壁高度为0.6米处按图1显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的疲劳损伤值如下表所示：
2.2 在高度18.2米处塔筒壁的疲劳分析
塔筒此高度截面几何数据如下：
等效疲劳载荷循环次数参考值为考虑塔筒壁取DC=71，此高度塔筒壁厚为22 mm，则m=4情况下
nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108
转折点处对应疲劳载荷值为
△sD=71×(2×106/5×106)1/3/1.15= 45.49 MN/m2
根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：
等效疲劳载荷对应的最大循环次数为注：上面表格中的数据来自于Bladed软件的计算结果。(单位：kNm)
nzul=[45.49/(4.66×10-3×3630.7)]4×5.0×106= 2.61×108
则转折点的损伤系数为
Damage= 2.11×108 / 2.61×108=0.808
在塔筒壁高度为18.2米处按图1显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的疲劳损伤值如下表所示：
2.2 在高度40.6米处塔筒壁的疲劳分析
塔筒此高度截面几何数据如下：
等效疲劳载荷循环次数参考值为考虑塔筒壁取DC=71，此高度塔筒壁厚为22 mm，则m=4情况下
nRev(DEL)=20×365.25×24×60×20.1= 2.11×108
转折点处对应疲劳载荷值为
△sD=71×(2×106/5×106)1/3/1.15= 45.49 MN/m2
[pagebreak]根据整机载荷计算软件得出m=4情况下的在塔筒门处沿截面周向每隔15度的等效疲劳载荷值如下表格所示：
等效疲劳载荷对应的最大循环次数为注：上面表格中的数据来自于Bladed软件的计算结果。(单位：kNm)
nzul=[45.49/(9.05×10-3×1895.8)]4×5.0×106= 2.47×108
则转折点的损伤系数为
Damage= 2.11×108 / 2.47×108=0.854
在塔筒壁高度为40.6米处按图1显示的折线m=3和m=5来计算，则沿周向每隔15度得到的疲劳损伤值如下表所示：
