復(fù)合材料風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的大型化，葉片作為機(jī)組的核心部件，其長(zhǎng)度和重量的增加使得研究其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性顯得十分重要。這些問題不僅制約著風(fēng)電機(jī)組的大型化發(fā)展，并且對(duì)于保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。
　　依托國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(編號(hào):2011AA05A104)研究分析了復(fù)合材料風(fēng)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、原則和過程步驟。針對(duì)某1.5MW葉片設(shè)計(jì)模型，研究了葉片的有限元建模方法。對(duì)葉片進(jìn)行了空間坐

2、標(biāo)求解、三維實(shí)體模型的建立、有限元網(wǎng)格劃分和邊界條件施加，以及鋪層的設(shè)計(jì)。
　　依據(jù)IEC61400-1研究計(jì)算了葉片在極端風(fēng)況下的載荷，針對(duì)葉片建模過程中載荷的施加提出兩種施加方案，分別對(duì)載荷施加的兩種方案進(jìn)行應(yīng)力和位移分析，得出了每種方案下應(yīng)力和位移的分布趨勢(shì)以及應(yīng)力和位移在葉片不同位置受到的不同影響，并比較了區(qū)別和優(yōu)勢(shì)。分析得出沿葉片受力面加載更加符合實(shí)際受力情況，選擇此方案作為有限元靜力分析和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的模型基礎(chǔ)。

3、r>　　對(duì)該葉片模型進(jìn)行了有限元靜力學(xué)分析、強(qiáng)度校核、模態(tài)分析和線性屈曲分析。通過靜力學(xué)分析分別從沿著葉片的展長(zhǎng)方向和沿著葉片的弦向方向兩個(gè)方面考察了葉片的應(yīng)力、應(yīng)變和位移沿著葉片的分布規(guī)律和趨勢(shì);根據(jù)復(fù)合材料強(qiáng)度具有方向性的特點(diǎn)，分層按照對(duì)不同區(qū)域分別利用Tsai-Hill、Hoffman和Tsai-Wu失效準(zhǔn)則對(duì)該葉片的危險(xiǎn)截面進(jìn)行有限元強(qiáng)度校核，符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。
　　通過對(duì)模態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析得到葉片的振動(dòng)特性;研究葉片