復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、葉片是風(fēng)力機(jī)最重要的部件之一也是受力最為復(fù)雜的部件。設(shè)計(jì)良好的葉片是風(fēng)力機(jī)獲得較高風(fēng)能利用系數(shù)和較大經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。從風(fēng)機(jī)葉片的工作特性考慮，結(jié)合復(fù)合材料強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料也就成為葉片的主要材料的不二之選。對(duì)于復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)，就需要有強(qiáng)大的理論支撐，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性、合理性及經(jīng)濟(jì)性。 本文采用橋聯(lián)模型理論，充分考慮基體材料非線性特性對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所帶來的影響，并將橋聯(lián)模型與有限元軟件結(jié)合起來

2、，對(duì)這種一次成型技術(shù)生產(chǎn)的具有三維復(fù)雜構(gòu)形的復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的逐次破壞過程和極限承載能力進(jìn)行了分析，計(jì)算和模擬。在計(jì)算過程中只需提供纖維和基體的材料性能參數(shù)、纖維體積含量以及蒙皮和增強(qiáng)筋的鋪層數(shù)據(jù)包括鋪設(shè)角、層厚和鋪層數(shù)，就可預(yù)報(bào)出復(fù)合材料復(fù)雜葉片結(jié)構(gòu)的整體承載能力以及葉片破壞所處的位置，為正確評(píng)估和合理設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)提供了一種簡(jiǎn)便有效的分析方法。對(duì)這種確定的鋪層設(shè)計(jì)方案的葉片進(jìn)行了全面的分析驗(yàn)算。 本文通過對(duì)20KW和660

3、KW的風(fēng)機(jī)葉片做了詳細(xì)的鋪層設(shè)計(jì)方案比較，并對(duì)這兩種不同功率葉片進(jìn)行了詳細(xì)的強(qiáng)度分析、剛度分析、極限承載能力計(jì)算、破壞分析、固有頻率計(jì)算以及穩(wěn)定性分析。同時(shí)對(duì)大型的風(fēng)機(jī)葉片如660KW做了兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：空心結(jié)構(gòu)和加泡沫芯結(jié)構(gòu)。對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度、剛度、固有頻率計(jì)算和穩(wěn)定性分析，同時(shí)采用NREL開發(fā)的專門計(jì)算復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)性能的免費(fèi)開放源碼程序Precomp計(jì)算出這兩種結(jié)構(gòu)葉片各個(gè)截面上的單位葉長(zhǎng)質(zhì)量、揮舞剛度、擺振剛度、扭轉(zhuǎn)剛