大型風機葉片復合纖維性能等效算法研究及應用.pdf

1、風機葉片是捕獲風能的關鍵部件,運動狀況和受力情況非常復雜,其可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證風力發(fā)電機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。在對葉片進行剛強度和疲勞分析時,針對按實際鋪層結構建立層合單元模型存在建模過程繁瑣、力學分析困難、計算量大、效率低的問題,論文從工程角度出發(fā),研究適合大型風機葉片的復合材料性能參數(shù)等效算法,并加以驗證。
　　在分析目前國內(nèi)外復合纖維性能等效算法特點和適用范圍的基礎上,結合大型風機葉片復合纖維結構鋪層復雜、非等

2、厚度、材料正交各向異性的特點,重點研究基于子層剛度法和能量法的等效算法。根據(jù)風機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,推導出正交各向異性復合材料的剛度矩陣;對子層剛度法進行改進,由子層剛度公式求得材料的性能等效參數(shù)。根據(jù)復合材料微結構和均質(zhì)等效體應力場與應變場在一定條件下相同的特點,利用變形能理論推導出性能等效參數(shù)與材料微結構變形能的關系,通過對不同形式變形能公式的轉換,對能量法由二維向三維領域擴展,推導出性能參數(shù)

3、等效算法。
　　以某三向層合板為例,分別使用子層剛度法和能量法對其進行性能參數(shù)等效計算,并與試驗數(shù)據(jù)進行對比。以某1.5MW風機葉片為對象,計算其實際鋪層結構基于子層剛度法和能量法的復合材料性能等效參數(shù),建立實際鋪層結構層合單元模型和等效模型,進行靜強度仿真分析;結果表明,三種情況的應力應變分布趨勢基本吻合、極值接近。驗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,對葉片根部進行強度校核,驗證