大型风力机形状记忆合金复合材料叶片的结构动力学分析

发布时间：2020-06-16 02:07

【摘要】：风能利用的主要方式就是风力发电。而在风力机系统当中,叶片又是必不可少的部分,叶片的结构和强度对风力发电机的可靠性起决定作用。在风力机系统中,复合材料叶片由于有着一般金属材料叶片无法比拟的优势,开始受到重视。本文针对形状记忆合金(SMA)复合材料叶片的结构动力学问题进行了初步的研究探索。 首先,介绍了SMA的主要力学行为以及描述其力学行为的本构关系模型,给出了SMA回复力和马氏体含量随温度变化的关系曲线。在采用弯扭耦合梁理论建立风力机复合材料叶片的自由振动方程的基础上,通过计算分析了由NiTi/石墨/环氧树脂粘合而成的复合材料夹芯结构臂梁简化叶片模型固有振动特性。根据拉格朗日方程建立考虑复合材料叶片旋转刚体运动的振动方程,采用Galerkin法建立了广义坐标表示的弯扭耦合叶片的低阶固有振动分析模型。数值分析显示出复合材料的铺层方式和铺层角、SMA含量、温度以及风力机叶片旋转角速度对复合材料风力机叶片的固有频率和振型的影响。 根据典型截面结构模型和准定常流的气动力模型,建立了叶片气动弹性稳定性的分析方法。分别计算了不同风速下风力机叶片运动时的特征值,对比分析了叶片运动的稳定性,然后利用龙格-库塔法进行验证。 最后,采用ANSYS有限元分析软件对风力机复合材料叶片的固有振动特性进行了仿真。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK83
【图文】：

取出两个方向均为单位宽度的一小块板，坐标x和就是板所在平面内与板边缘平行的两个方向，坐标通常取向下为正，z方向的挠度记作w，也取向下为正。先假设作用在板x、了处标准化的内力矢N、内力偶之矩矢M已知，如图3.2所示:

伪)8=60图4.4前三阶振型随铺设角的变化情况Flgure4.4Thevibrationmodeofthefirstthreeorderschangeswiththelayingangle(a)T二250C(b)T=48oC(c)T二70OC图4.5弯扭祸合因子甲随铺设角a以及NITi含量气的变化规律Flg”re4.5ThecouPlingbending一torsionfaetor甲versustheNITi’5layinganglesanditsconte

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本文编号：2715357