大型復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片鋪層及模態(tài)分析.pdf

1、葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的重要部件，因此葉片的設(shè)計(jì)及創(chuàng)新顯得尤為重要。據(jù)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，為了獲得更大的風(fēng)能，有效的方法就是不斷追求更大功率機(jī)組，葉片尺寸已達(dá)到100m以上，葉片是一個(gè)柔性體，必然會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，因此要避免設(shè)計(jì)好的葉片發(fā)生共振，將對(duì)葉片的剛度和強(qiáng)度的要求更高?？紤]到復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性、強(qiáng)度高、耐腐蝕等特性，風(fēng)力機(jī)葉片材料主要是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。本文結(jié)合復(fù)合材料經(jīng)典層合板理論及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，研究葉片鋪層對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)

2、動(dòng)力學(xué)性能的影響。鋪層設(shè)計(jì)也稱為層合板的設(shè)計(jì)。對(duì)于風(fēng)力機(jī)葉片要求葉片固有頻率遠(yuǎn)離其激振頻率，頻率的調(diào)節(jié)可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，另外就是通過(guò)對(duì)葉片鋪層調(diào)整來(lái)使葉片一階固有頻率遠(yuǎn)離其激振頻率，鋪層就是通過(guò)改變鋪層角、鋪層順序、鋪層數(shù)等。
　　 本文首先在ANSYS中對(duì)一層合板在不同鋪層下模態(tài)分析，得出其一階模態(tài)頻率（固有頻率）隨鋪層變化的影響。將其結(jié)論應(yīng)用到風(fēng)力機(jī)葉片鋪層當(dāng)中。然后在已有的氣動(dòng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)某1.5MW葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，

3、主要通過(guò)改變?nèi)~片鋪層發(fā)現(xiàn)葉片不同部位的鋪層對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能影響。在已設(shè)計(jì)好的1.5MW葉片氣動(dòng)外形基礎(chǔ)下，將各個(gè)截面二維翼型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維坐標(biāo)值。給定好剪切腹板位置，在AUTOCAD中讀得剪切腹板與各個(gè)截面在x-y平面的交點(diǎn)。然后在ANSYS中用自底向上的建模方法建立葉片的有限元?dú)んw模型。參照以往鋪層經(jīng)驗(yàn)給定一套1.5MW葉片的初始鋪層方案，然后以初始方案鋪層為基礎(chǔ)，改變?nèi)~片不同部位鋪層得出幾組方案。最后使用單元類型SHELL