大型風(fēng)機(jī)葉片復(fù)合纖維性能等效算法研究及應(yīng)用.pdf

1、風(fēng)機(jī)葉片是捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件,運(yùn)動狀況和受力情況非常復(fù)雜,其可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。在對葉片進(jìn)行剛強(qiáng)度和疲勞分析時,針對按實(shí)際鋪層結(jié)構(gòu)建立層合單元模型存在建模過程繁瑣、力學(xué)分析困難、計(jì)算量大、效率低的問題,論文從工程角度出發(fā),研究適合大型風(fēng)機(jī)葉片的復(fù)合材料性能參數(shù)等效算法,并加以驗(yàn)證。
　　在分析目前國內(nèi)外復(fù)合纖維性能等效算法特點(diǎn)和適用范圍的基礎(chǔ)上,結(jié)合大型風(fēng)機(jī)葉片復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)鋪層復(fù)雜、非等

2、厚度、材料正交各向異性的特點(diǎn),重點(diǎn)研究基于子層剛度法和能量法的等效算法。根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片鋪層纖維具有三個對稱平面正交的性質(zhì),通過變形能守恒理論,推導(dǎo)出正交各向異性復(fù)合材料的剛度矩陣;對子層剛度法進(jìn)行改進(jìn),由子層剛度公式求得材料的性能等效參數(shù)。根據(jù)復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)和均質(zhì)等效體應(yīng)力場與應(yīng)變場在一定條件下相同的特點(diǎn),利用變形能理論推導(dǎo)出性能等效參數(shù)與材料微結(jié)構(gòu)變形能的關(guān)系,通過對不同形式變形能公式的轉(zhuǎn)換,對能量法由二維向三維領(lǐng)域擴(kuò)展,推導(dǎo)出性能參數(shù)

3、等效算法。
　　以某三向?qū)雍习鍨槔?分別使用子層剛度法和能量法對其進(jìn)行性能參數(shù)等效計(jì)算,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。以某1.5MW風(fēng)機(jī)葉片為對象,計(jì)算其實(shí)際鋪層結(jié)構(gòu)基于子層剛度法和能量法的復(fù)合材料性能等效參數(shù),建立實(shí)際鋪層結(jié)構(gòu)層合單元模型和等效模型,進(jìn)行靜強(qiáng)度仿真分析;結(jié)果表明,三種情況的應(yīng)力應(yīng)變分布趨勢基本吻合、極值接近。驗(yàn)證了子層剛度法和能量法這兩種性能等效算法的可行性、有效性和正確性。
　　最后,對葉片根部進(jìn)行強(qiáng)度校核,驗(yàn)證