風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片疲勞壽命預(yù)測(cè).pdf

1、能源問題和環(huán)境問題已經(jīng)成為了人類生存與發(fā)展不得不共同面對(duì)的問題。一方面，人類對(duì)電的需求快速增長(zhǎng)，“電荒”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。另一方面，常規(guī)能源在開發(fā)利用的同時(shí)也制約著人類的生存與發(fā)展。因此，人類對(duì)能源的需求使得新能源日益受到重視。和目前可開發(fā)利用的新能源比較，由于風(fēng)電具有開發(fā)歷史長(zhǎng)、技術(shù)可靠和商業(yè)價(jià)值高等優(yōu)勢(shì)，所以風(fēng)電將成為清潔能源主要發(fā)展方向之一。截止2014年，全球累計(jì)裝機(jī)容量超過369.5GW。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，而葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)

2、的核心部件，造價(jià)約占整個(gè)設(shè)備的16％-20%。同時(shí)，風(fēng)力機(jī)葉片的使用壽命很大程度上取決于疲勞壽命。因此，葉片的疲勞研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文提出了一種預(yù)測(cè)風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片疲勞壽命的方法。首先，依據(jù)GL2010標(biāo)準(zhǔn)中確定的疲勞工況，利用GH-Bladed軟件快速計(jì)算得到葉片的疲勞載荷譜；第二，在ANSYS有限元軟件中創(chuàng)建葉片的參數(shù)化建模，采用 SHELL181單元定義復(fù)合材料，并通過瞬態(tài)分析，得到疲勞應(yīng)力譜；第三，依據(jù)GL

3、2010標(biāo)準(zhǔn)中的復(fù)合材料S-N曲線定義，在FE-SAFE軟件中進(jìn)行葉片復(fù)合材料多組分疲勞分析。本文所提出的方法與其他相比，有3個(gè)方面的不同：①疲勞載荷譜依據(jù)GL2010標(biāo)準(zhǔn)中的疲勞工況計(jì)算；②通過瞬態(tài)分析得到疲勞應(yīng)力譜，能夠更真實(shí)地反映出疲勞風(fēng)況下的整個(gè)葉片受力情況；③在進(jìn)行疲勞分析時(shí)，考慮了復(fù)合材料多組分特點(diǎn)，輸入多條S/N曲線。最后，具體以某850kW葉片作為算例，進(jìn)行全壽命分析，計(jì)算所得的疲勞壽命為24.8年，符合工程實(shí)際使用壽命