复合材料风机叶片的结构分析

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangdefeng1983
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  风力发电以其优异性能和广阔前景而在新能源领域中占有重要地位。本研究对某生产厂家提供的某型水平轴复合材料风机叶片进行了结构分析。   本研究从对叶片进行三维建模出发,自叶片的CAD图获得叶片翼型数据,基于三维CAD系统UG NX6,利用获得的数据建立了叶片的三维模型。把叶片模型导入大型通用有限元软件ABAQUS,对叶片的复合材料性能参数、铺层设置及有限元网格划分等情况进行了定义。   其次,基于本研究所建立的有限元分析模型,对叶片在不同载荷作用下的静力刚度与强度进行了分析。根据复合材料力学的Hashin强度准则分析结果显示,复合材料叶片并未出现破坏;刚度计算结果表明,叶片尖端的最大合位移仅为叶片长度的1.3%,因此叶片具有足够的强度和刚度。分析发现,叶片转动产生了旋转刚化效应。   其三,对叶片进行了动力特性分析,得到了模态及固有频率,分析了叶片旋转预应力对固有频率的影响。结果表明,叶片的固有频率高于叶片的转动频率;叶片的旋转刚化效应使得风机叶片的固有频率有所提高。因此,叶片在其运转中不会出现共振现象。   最后,利用有限元工具对叶片的稳定性进行了研究。得到了前十阶失稳特征值与失稳模态,将获得的失稳模态作为初始几何缺陷引入叶片模型,对其进行了屈曲分析,获得了叶片失稳的极限风载。计算结果表明,在小于17级大风时,叶片不会出现失稳现象。
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