水电机组螺栓群同步装配过程建模与仿真分析研究招标

水电机组螺栓群同步装配过程建模与仿真分析研究招标

1.项目概况

随着大型水电机组服役年限的增长及检修任务的持续增加，机组关键连接结构（如顶盖连接螺栓、主轴法兰连接螺栓等）在年度检修、大修及技术改造过程中涉及的大规格高强度螺栓拆卸与装配作业难度不断提升。该类紧固件通常数量多、布置集中、预紧力要求高，其装配质量直接影响机组长期安全稳定运行水平。目前，现场螺栓安装作业多采用单点液压加载方式进行分步操作，各加载点之间缺乏统一协调控制与状态反馈手段，加载过程主要依赖人工经验判断，易导致装配过程中预紧力分布不均、拉伸量控制偏差及重复加载次数增加，难以实现关键连接结构安装质量的量化控制与全过程数据追溯。在机组大型化及高水头运行条件下，上述问题可能引发局部连接区域受力异常，增加关键部件疲劳损伤风险，对机组长期安全稳定运行产生不利影响。

针对水电机组关键连接结构在检修及安装过程中存在的多点同步装配控制需求，水电站螺栓群装配智能控制器研发项目拟通过多支路液压协同加载、螺栓形变量监测及预紧力动态分析等技术，实现大规格螺栓群装配过程的受力一致性控制。由于大规格螺栓群通常具有多点连接、共同承载及接触关系复杂等特点，不同螺栓之间通过被连接结构形成相互关联的受力体系。在装配过程中，加载路径、加载速率及各支路加载压力的变化均可能影响连接结构内部的载荷传递与应力分布，导致螺栓预紧力及连接界面接触状态发生变化。尤其在多支路液压同步加载条件下，支路压力偏差及加载过程不同步等因素可能进一步影响螺栓群的受力均衡性，因此需要开展相应的力学建模与数值仿真分析，为装配过程的合理控制提供依据。

本研究面向水电机组关键连接结构中大规格螺栓群同步装配过程，基于螺栓连接结构的受力特点，建立多螺栓同步加载条件下的连接结构力学分析模型，研究螺栓拉伸量、液压加载压力与连接结构受力响应之间的关系。通过设置不同加载路径、加载速率及支路压力偏差等典型工况，分析螺栓群预紧力分布、连接界面应力及接触状态的变化规律，对比同步加载与非同步加载条件下关键连接结构的受力响应差异，识别可能引发局部受力异常的主要因素。研究成果将为螺栓群装配智能控制器的多支路加载调节策略制定、预紧力控制参数设定及装配质量评估提供理论依据。

2.主要研究内容及预期目标

针对水电机组大规格螺栓群同步装配过程，开展连接结构力学建模与数值仿真分析研究，建立能够反映多螺栓共同加载及多支路液压加载条件下连接结构受力响应特性的分析模型。研究不同加载路径、加载速率及支路压力偏差对螺栓预紧力一致性和连接界面应力分布的影响规律，对比同步加载与非同步加载条件下连接结构的受力响应差异，明确影响螺栓群装配受力一致性的主要因素，形成螺栓群同步装配过程仿真分析成果，为水电站螺栓群装配智能控制器研发提供技术支撑。

（1）基础资料收集及细化实施方案编制

结**电机组典型连接结构及现场装配工艺，收集大规格螺栓群的结构形式、规格型号、布置方式、材料性能、设计预紧力要求及液压拉伸装配工艺等基础资料，分析螺栓与被连接件之间的受力关系及装配过程中的主要载荷特征。根据典型连接结构的几何参数、连接形式及受力边界条件，明确螺栓群同步装配过程的研究对象、模型建立方法及数值仿真分析需求，为后续力学建模与典型工况计算提供基础数据。

在基础资料收集与分析的基础上，结合多支路液压加载条件下的实际装配特点，确定螺栓群同步装配过程力学建模方法及数值仿真技术路线，明确模型建立、材料参数选取、接触关系设置、加载与约束条件确定、典型工况设计及计算结果分析等具体工作。围绕不同加载路径、加载速率及支路压力偏差对螺栓群受力一致性的影响，制定相应的仿真计算方案和研究工作计划，编制《水电机组螺栓群同步装配过程建模与仿真分析研究实施方案》。

（2）关键技术研究

投标人应针对水电机组关键连接结构中大规格螺栓群同步装配过程开展力学建模与数值仿真分析研究。基于螺栓连接结构的几何特征、材料性能及受力特点，建立多螺栓同步加载条件下的连接结构力学分析模型，合理考虑螺栓与被连接件之间的接触关系、载荷传递及结构变形特征，分析多螺栓共同加载过程中连接结构的受力响应。结合螺栓拉伸量与液压加载压力之间的耦合关系，构建多支路液压加载条件下的受力响应模型，研究加载压力变化对螺栓轴向受力、拉伸量及连接界面接触状态的影响，为螺栓群同步装配过程的数值仿真分析提供模型基础。

在建立连接结构力学分析模型的基础上，针对不同加载路径、加载速率及支路压力偏差设置典型装配工况，开展螺栓群装配过程数值仿真分析。研究不同加载路径下螺栓群的载荷传递与受力分布特征，分析加载顺序及加载方式变化对各螺栓预紧力分布和连接界面应力的影响；研究不同加载速率条件下螺栓轴向变形及连接结构受力响应的变化规律；分析多支路加载过程中压力偏差对螺栓预紧力一致性、局部应力分布及连接界面接触状态的影响。通过典型工况仿真计算，明确不同加载条件下螺栓群的受力响应及其变化规律，识别影响预紧力分布均匀性及连接界面受力状态的主要因素。

通过对同步加载与非同步加载条件下关键连接结构的受力响应进行数值仿真对比，研究不同加载方式下螺栓轴向受力、预紧力分布及连接界面应力的演化特征，分析装配过程中螺栓间的相互作用及连接结构载荷重新分配现象，识别可能引起局部受力异常和预紧力分布不均的风险因素。结合不同加载工况下的仿真结果，综合分析加载路径、加载速率及支路压力偏差对装配受力一致性的影响，明确典型连接结构在多支路加载过程中的受力特征，为多支路加载调节策略制定、预紧力控制参数设定及装配质量评估提供理论依据。

（3）技术服务

根据本项目研究内容及技术要求，完成螺栓群同步装配过程力学建模、典型工况数值仿真及相关结果分析工作，编制《水电机组螺栓群同步装配过程建模与仿真分析研究报告》1份。研究报告应包括研究对象及基础参数、力学模型建立方法、加载及边界条件、典型工况设置、数值仿真结果、不同加载工况下的受力响应对比分析，以及影响螺栓群预紧力一致性的主要因素等内容。根据研究撰写相关SCI论文2篇（取得录用通知书）；中文核心期刊论文2篇（取得录用通知书）；申报发明专利2项（取得受理通知书）。

3.项目服务期

本项目计划服务期为自合同生效之日起18个月

4.资质要求

投标人须为依法注册的独立法人或其他组织，须提供有效的证明文件。

5.业绩要求

2021年10月至投标截止日，投标人具有螺栓连接结构受力研究或螺栓有限元数值仿真研究项目业绩。投标人须提供能证明本次招标业绩要求的合同扫描件，合同扫描件须至少包含：合同买卖双方盖章页、合同签订时间和业绩要求中的关键信息页。加急标书代写

6.项目负责人的资格要求

（1）拟派项目负责人须具备副高级职称（高级工程师或副研究员或副教授）及以上技术职称，需提供职称证或职称任职证明材料。（2）投标人须提供能证明项目负责人业绩的证明文件，可以是合同或验收证明或用户证明等有单位盖章的材料（以上材料需能体现项目名称、项目负责人及单位名称）。

7.本项目不接受联合体投标。