纤维增强树脂基复合材料风机叶片的疲劳寿命分析

发布时间：2020-06-05 07:46

【摘要】：风机叶片是风力发电机组接受风能的最主要部件,它的强度和稳定性对风力发电机组的可靠性起着至关重要的作用。由于叶片在整个使用期间,会不断地受到动态载荷的作用,所以它很有可能产生疲劳破坏。本文的主要工作是在前人研究的基础上,提出了一种改进的复合材料风机叶片的疲劳寿命工程估算方法,并对某型号1.5MW风机叶片的疲劳寿命进行了估算。文章共分为三个部分:第一部分: 建立了某型号1.5MW风机叶片的三维有限元分析模型,并讨论了单元类型的选取、材料属性的定义等问题。特别研究了模型的加载方式,提出了一种将风机叶片各截面上的合内力等效转化为有限元模型分布面力的加载方法。用此计算了两种疲劳载荷:疲劳当量载荷和不同风速下的疲劳载荷。第二部分: 简要介绍了现有复合材料风机叶片疲劳寿命分析的相关理论,如玻璃钢材料S-N曲线、风机叶片载荷谱的等效、Palmgren-Miner线性累积损伤法则;介绍了一种改进的复合材料风机叶片疲劳寿命工程估算方法,并详细介绍了改进方法中引入的一些理论,如Puck准则、Goodman曲线。第三部分: 估算了两种疲劳载荷作用下某型号1.5MW风机叶片的疲劳寿命,分析了计算结果,并对其疲劳寿命做出了评估。
【图文】：

纤维增强树脂基复合材料风机叶片的疲劳寿命分析片的三维有限元建模几何模型叶片的几何外形很不规则，无法通过有限元软件中的旋转、拉伸、了准确的模拟叶片的几何形状，本文选取了叶片的 23 个截面作为建模之间的部分则采取自然过渡的方式。具体建模过程如下：根据叶片截面的轮廓坐标数据，在三维 CAD 软件 CATIA 中，利用 B 样条曲形状（如图 2.2 所示）。然后将其导入 MSC.Patran 软件中，，用两条生成整个叶片的外部轮廓，从而形成较精确的叶片外形（如图 2.3

面之间的部分则采取自然过渡的方式。具体建模过程如下：根据叶片制截面的轮廓坐标数据，在三维 CAD 软件 CATIA 中，利用 B 样条曲线面形状（如图 2.2 所示）。然后将其导入 MSC.Patran 软件中，用两条曲，生成整个叶片的外部轮廓，从而形成较精确的叶片外形（如图 2.3 所图 2.2 叶片 23 个截面的轮廓曲线图
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB332;TK83

【参考文献】

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1 戴春晖;刘钧;曾竟成;边力平;;复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策[J];玻璃钢/复合材料;2008年01期

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3 高会焕;;纤维增强材料风机叶片发展概述[J];玻璃钢/复合材料;2009年04期

4 李德源,叶枝全,陈严,包能胜;风力机叶片载荷谱及疲劳寿命分析[J];工程力学;2004年06期

5 冯培锋,杜善义,王殿富,李海涛;层板复合材料的疲劳剩余刚度衰退模型[J];固体力学学报;2003年01期

6 任国栋;孙文磊;任秀玲;;基于协同仿真的风力发电机叶片的疲劳研究[J];机床与液压;2010年07期

7 吴富强,姚卫星;一种复合材料层合板的S—N曲线模型[J];机械强度;2004年S1期

8 顾怡;FRP疲劳累积损伤理论研究进展[J];力学进展;2001年02期

9 吴富强;姚卫星;;纤维增强复合材料剩余强度衰减模型[J];南京航空航天大学学报;2008年04期

10 时燕;田德;王海宽;亢燕茹;孙云峰;张春友;;风力发电机叶片设计技术的发展概况[J];农业工程技术(新能源产业);2008年02期

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2 王忠;基于热点应力法的转向架关键部件疲劳寿命研究[D];西南交通大学;2006年

3 张春丽;复合材料风力机叶片结构设计[D];同济大学;2007年

4 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

5 李成友;风力发电机复合材料风轮叶片局部屈曲与静强度的有限元分析[D];南京航空航天大学;2008年

本文编号：2697733