复合材料风电叶片力学性能研究

发布时间：2017-11-20 20:08

  本文关键词：复合材料风电叶片力学性能研究

  更多相关文章： 风电叶片 复合材料 有限元 流固耦合

【摘要】：风力发电机经常要在复杂多变的自然环境中运行,承受变化的气动载荷,而风电叶片作为一种弦向短、展向长、柔性好的细长弹性体,容易在外界风载激励下发生共振。随着风力发电机的大型化,叶片作为其核心部件,重量和长度的增加使得对其材料性能和结构动力学特性的研究显得非常重要。首先,结合实验和细观力学有限元法分析了风电叶片所用复合材料的力学性能。制备玻璃纤维复合材料试件,在材料试件机中对不同铺层的试件进行拉伸试验,得到材料的弹性常数、破坏强度以及破坏;运用细观力学有限元方法建立复合材料有限元单胞模型,研究纤维截面形状、纤维排布方式、界面模量和孔隙率对材料性能的影响,对风电叶片的加工制造提供一定的参考。其次,针对厂家提供的某型号风电叶片实物,测量其尺寸数据并对叶片进行关键点坐标的求解,在三维软件中建立叶片模型并导入有限元软件中进行网格划分以及边界条件施加,完成离心载荷下叶片的预应力模态分析,求解出风力发电机叶片各阶固有频率和振型图并与静止状态的叶片振动模态进行对比,研究叶片的运动中应力刚化效应对对其模态频率的影响。最后,运用双向流固耦合法,在计算流体动力学软件中对叶片在风场中的运行情况进行模拟分析,研究结构与流动空气的相互影响机制,获得了叶片表面的风压分布,并将计算的风压分布结果导入有限元软件进行叶片结构静力分析。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TB33

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 盖晓玲;田德;王海宽;韩巧丽;徐丽娜;王利俊;;风力发电机叶片技术的发展概况与趋势[J];农村牧区机械化;2006年04期

2 张晓明;;风力发电复合材料叶片的现状与未来[J];纤维复合材料;2006年02期

3 王晓军,蒋持平;混杂纤维复合材料横向剪切模量和体积模量的预测[J];常州工学院学报;2005年03期

4 袁红,钱江,王秀喜,刘光勇;金属基纳米复合材料等效弹性模量的均匀化方法数值模拟[J];力学季刊;2003年04期

5 张洪武;弹性接触颗粒状周期性结构材料力学分析的均匀化方法(Ⅱ)——宏观均匀化分析[J];复合材料学报;2001年04期

6 张洪武;弹性接触颗粒状周期性结构材料力学分析的均匀化方法(Ⅰ)——局部RVE分析[J];复合材料学报;2001年04期

7 潘燕环,陈汝训;层合复合材料的损伤刚度分析[J];宇航学报;2000年03期

8 戴兰宏,黄筑平,王仁;广义自洽Mori-Tanaka模型及涂层夹杂体复合材料的有效模量[J];固体力学学报;1999年03期

9 曹礼群,崔俊芝;复合材料拟周期结构的均匀化方法[J];计算数学;1999年03期

10 潘燕环,嵇醒,薛松涛;单向复合材料损伤刚度的双重均匀化方法[J];同济大学学报(自然科学版);1997年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 谢桂兰;聚合物基复合材料多尺度方法的研究[D];湘潭大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 李成良;风机叶片结构分析与优化设计[D];武汉理工大学;2008年

2 朱蕾;复合材料风力发电机叶片结构优化设计[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 刘虎平;风力机叶片设计和颤振分析[D];西北工业大学;2005年

，

本文编号：1208346