纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片宏細(xì)觀一體化有限元分析.pdf

1、風(fēng)機(jī)葉片所處環(huán)境復(fù)雜，極易出現(xiàn)各種各樣的損傷和破壞。通常選用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備，作為一種由纖維、基體和界面構(gòu)成的多相材料，其損傷方式一直是研究的重點(diǎn)。本文提出一種宏細(xì)觀一體化對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行有限元分析的方法。
　　首先，基于通用單胞模型和均勻化理論，對宏細(xì)觀一體化有限元方法開發(fā)了相應(yīng)的子程序編碼，主要是把細(xì)觀力學(xué)的損傷判斷過程用VS中的FORTRAN語言模塊編寫，然后與有限元軟件ABAQUS中的USDFLD用戶子程

2、序接口相接。
　　其次，建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片三維有限元模型，對其進(jìn)行了0/45/-45/90度的鋪層設(shè)置；以新疆幾大風(fēng)區(qū)可利用風(fēng)能資源為背景，確定了8m/s的工況風(fēng)速，從而確定了初始載荷；并輸入其他材料參數(shù)和邊界載荷；完成支反力RF的設(shè)置；選擇已編好的子程序，獲得所需數(shù)據(jù)和結(jié)果。
　　然后，分別對受重力和氣動(dòng)載荷下及受重力和氣動(dòng)載荷綜合作用下風(fēng)機(jī)葉片0/45/-45/90度鋪層進(jìn)行宏細(xì)觀一體化分析，分別得到了最先發(fā)生

3、損傷區(qū)域；將宏細(xì)觀一體化方法計(jì)算結(jié)果與一般有限元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)USDFLD方法更加準(zhǔn)確，并且和實(shí)際情況更加相符；對比模型計(jì)算結(jié)果與哈爾濱工業(yè)大學(xué)王艷青的試驗(yàn)結(jié)果，兩者擁有較高的契合度。
　　最后，應(yīng)用XFEM裂紋擴(kuò)展技術(shù)對應(yīng)力富集區(qū)域進(jìn)行裂紋擴(kuò)展模擬，獲得了應(yīng)力富集區(qū)域的Mises應(yīng)力云圖和SDEG視角下的裂紋生長示意圖；本文應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算值為58.571/2MPa?m，理論值為58.261/2MPa?m，二者誤差在5