風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)特性分析模型研究.pdf

1、葉片是風(fēng)力機(jī)直接捕獲風(fēng)能的部件，它在運(yùn)行期間經(jīng)歷起動(dòng)、發(fā)電、停車、緊急剎車、變矩等動(dòng)態(tài)工況，承受風(fēng)剪、塔影、側(cè)風(fēng)和偏航等引起的周期性氣動(dòng)載荷，以及重力、陀螺力矩和慣性力等機(jī)械載荷。因此葉片作為風(fēng)力機(jī)組受力最為復(fù)雜，同時(shí)也是最為核心的部件，其設(shè)計(jì)的好壞不僅關(guān)聯(lián)氣動(dòng)效率影響風(fēng)力機(jī)獲得的能量，而且還涉及葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接決定葉片的使用壽命。所以開展葉片結(jié)構(gòu)鋪層特性方面的研究對(duì)風(fēng)力機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性都具有重要意義。
　　本文

2、根據(jù)Wilson方法設(shè)計(jì)了1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)外形，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)對(duì)葉片的鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)葉片的材料性能，確定了設(shè)計(jì)葉片的結(jié)構(gòu)，并分析了各結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)?；诿绹?guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室提出的經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。結(jié)合鋪層厚度設(shè)計(jì)建立了葉片截面面積、慣性矩分析模型，建立葉片鋪層結(jié)構(gòu)剛度模型，以IEC工況為標(biāo)準(zhǔn)有代表性的選擇了極限工況并用GH Bladed軟件計(jì)算了風(fēng)力機(jī)的極限載荷，引入非對(duì)稱截面E

3、uler-Bernoulli梁理論將極限載荷轉(zhuǎn)換成鋪層結(jié)構(gòu)材料的受力，用商用有限元軟件Ansys分析了應(yīng)力并對(duì)比了計(jì)算結(jié)果。
　　其次利用復(fù)合材料層合板理論運(yùn)用 Tasi-Wu強(qiáng)度理論和葉片的材料安全系數(shù)對(duì)葉根鋪層強(qiáng)度校核，結(jié)合雨流記數(shù)法獲得的疲勞載荷譜和德國(guó)船級(jí)社規(guī)定的疲勞強(qiáng)度計(jì)算分析模型對(duì)葉片結(jié)構(gòu)在單向載荷作用下進(jìn)行了疲勞分析。
　　最后用風(fēng)力機(jī)葉片鋪層專用分析軟件FOCUS按標(biāo)準(zhǔn)工況對(duì)葉片整體做了模態(tài)、剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定