论文部分内容阅读
随着能源短缺、环境污染等问题日益突出,风能作为一种清洁的可再生能源受到了越来越多的关注。近年来我国新增风电装机容量已经位于世界第一。随着风机功率逐步提高,相应的叶片也不断增长。我国目前使用最为广泛的兆瓦级风电机叶片长度一般超过40m,国外Vestas公司生产的V112-3.0MW风力发电机的叶片达到了55m。叶片长度的增长带来叶片运输上的困难与挑战。以我国能源相对短缺的云贵川及湖南部分区域为例,风资源处于四类风区,年平均风速约6.0m/s左右,必须使用长叶片来增加捕风能力。而这些区域的风场均处于高原或丘陵地区,为了叶片的运输必须花巨资修建道路,而且运输困难、风险高、运输成本高。将大型风电机叶片进行分段制造和运输,到现场后再进行装配,是解决长叶片运输难题的有效途径。本文在此背景下,提出了基于T型连接的预应力装配式风力发电机叶片的结构方案,在介绍装配式叶片的基本结构的基础上、开展了模型试验以及有限元分析。本文的具体介绍包括以下几方面:(1)首先,介绍了装配式风力发电机叶片的结构选型,提出了一种预应力装配式风力发电机叶片的结构方案,本文提出的结构方案是基于T型连接将分段叶片装配组装在一起,重点介绍了装配式风力发电机叶片的具体结构形式。(2)其次,通过有限元软件ABAQUS,对本文提出的装配式风力发电机叶片的结构形式,建立装配式风力发电机叶片连接段的有限元模型,根据该类型叶片实际的受力,模拟出连接段在此受力情况下的应力水平,验证了本文提出的装配式风力发电机叶片的结构方案的可行性。通过预应力的施加,保证了连接段在双向弯矩的作用下始终保持受压状态,避免连接处玻璃纤维出现拉应力而出现开裂。(3)然后,设计并制作了装配式风力发电机叶片连接段中一个连接单元的模型试件,并进行了连接单元的拉伸试验,得到了叶片连接单元各部件的应力情况,进一步验证了装配式风力发电机叶片结构方案的可行性。(4)最后,通过有限元软件ABAQUS建立连接段单元的有限元模型,模拟和拉伸试验完全相同的受力情况,得到各部件的应力水平,与试验得到的结果相对比,验证了试验结果的正确性。