大型风力机叶片疲劳寿命分析
发布时间：2020-08-08 23:36
【摘要】：叶片是风力发电设备的关键部件。在过去的十年间,风电产业得到了迅猛发展,总装机容量大幅度攀升,风力机功率不断增大,如今1～2MW成为市场主流机型,3MW及5MW已投入运行,风力机叶轮尺寸从40米增加到120米。在风力机预计寿命20年的时间内,循环超过108次。由于风力机运行环境恶劣,叶片承受各种复杂载荷的共同作用,很容易发生破坏,而疲劳破坏是最主要的破坏形式。对其进行疲劳分析具有重要意义,疲劳寿命评估是疲劳分析的最终目的。 本文首先对叶片复杂的载荷情况进行了分析,详细地总结了三种主要载荷的计算方法,运用GH Bladed软件中的动态模拟功能,选取三维各项异性的vonKarman湍流风模型,对正常运行工况进行了模拟,输出了叶片疲劳载荷。又运用FAST软件针对同一风力机叶片计算了疲劳载荷,二者分析结果基本相近。 本文应用ANSYS的应力分析功能,计算了叶片在各种载荷作用下的应力大小；介绍了几种常用的S-N曲线及估算条件疲劳极限的经验模型,并选取指数函数S-N曲线作为寿命评估的疲劳性能曲线。 最后,本文根据Weibull分布函数确定的风速分布数据,结合风速分布百分数与应力循环百分数对应的假设条件确定的每种工作应力对应的循环百分比,以及选取的S-N曲线确定的每种应力对应的材料循环寿命,运用Palmgren-Miner线性累积损伤法则对1.5MW风力机叶片进行了寿命分析,预测寿命约23年,与设计寿命相近。 通过寿命计算实例分析表明,本文总结应用的风力机叶片疲劳寿命计算方法是一种可行的计算方法。
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK83
【图文】：
图1一2中国风电机组新增和累计装机容量图在风力机复合材料叶片设计与制造技术方面，我国与国外有一定的差距。我国政府相关部门非常重视叶片的研发，把复合材料叶片列入攻关项目予以支持[2]。风电机组的单机容量不断增加，SMw的风电机组已经投入运行，1.SMw，
口口累计计3舰 .666398888肠 5.111563.生生76任 222126不 1112554.了 了 5865.9991201966625805.333...新增 增7了.3___曰‘ 2---〕〕 98333196.888506月 月128了 .6663311.222615377713803.222一 一 一 一一 66.33333333333333333图1一】世界风电机组新增装机容量图400003500030000250002000015000100005000O口累计.新增图1一2中国风电机组新增和累计装机容量图在风力机复合材料叶片设计与制造技术方面，我国与国外有一定的差距。我国政府相关部门非常重视叶片的研发，把复合材料叶片列入攻关项目予以支持[2]。风电机组的单机容量不断增加，SMw的风电机组已经投入运行， 1.SMw，ZMW的风电机组己成为市场主力机型。目前国内众多风电场投入使用的风力机产品，以月一麦(67%)、德国(21%)、美国(11%)为主，国产设备仅占约1%份额。此状况表明
和应变的基本原理。1.1.5循环应力和循环应变的基本原理在静止条件下一件材料受外部载荷作用后，将处于平衡状态。然而，如果材料在结构中一直保持连续，那么，就会引起用来保持平衡的内力以抵抗外部载荷。这些内力的集度称为应力，用单位面积的力来表示。应力的重要性在于描途不同尺寸的两个构件是对于特定外载荷值的影响是如何相应的。应变是用来描述内力或外力所产生的形变的无量纲度量[5]。最简单的加载情况是周期地、均匀地、重复地施加的载荷。加载函数可以是力、应力、位移、应变，最常用的是应力和应变。为了对材料性能做出简单的描述，循环加载时，常常控制其中一个量，使其峰值保持不变，而使另一个量按照材料特性变化。当材料在弹性范围内承受循环载荷时，应力与应变彼此
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK83
【图文】：
图1一2中国风电机组新增和累计装机容量图在风力机复合材料叶片设计与制造技术方面，我国与国外有一定的差距。我国政府相关部门非常重视叶片的研发，把复合材料叶片列入攻关项目予以支持[2]。风电机组的单机容量不断增加，SMw的风电机组已经投入运行，1.SMw，
口口累计计3舰 .666398888肠 5.111563.生生76任 222126不 1112554.了 了 5865.9991201966625805.333...新增 增7了.3___曰‘ 2---〕〕 98333196.888506月 月128了 .6663311.222615377713803.222一 一 一 一一 66.33333333333333333图1一】世界风电机组新增装机容量图400003500030000250002000015000100005000O口累计.新增图1一2中国风电机组新增和累计装机容量图在风力机复合材料叶片设计与制造技术方面，我国与国外有一定的差距。我国政府相关部门非常重视叶片的研发，把复合材料叶片列入攻关项目予以支持[2]。风电机组的单机容量不断增加，SMw的风电机组已经投入运行， 1.SMw，ZMW的风电机组己成为市场主力机型。目前国内众多风电场投入使用的风力机产品，以月一麦(67%)、德国(21%)、美国(11%)为主，国产设备仅占约1%份额。此状况表明
和应变的基本原理。1.1.5循环应力和循环应变的基本原理在静止条件下一件材料受外部载荷作用后，将处于平衡状态。然而，如果材料在结构中一直保持连续，那么，就会引起用来保持平衡的内力以抵抗外部载荷。这些内力的集度称为应力，用单位面积的力来表示。应力的重要性在于描途不同尺寸的两个构件是对于特定外载荷值的影响是如何相应的。应变是用来描述内力或外力所产生的形变的无量纲度量[5]。最简单的加载情况是周期地、均匀地、重复地施加的载荷。加载函数可以是力、应力、位移、应变，最常用的是应力和应变。为了对材料性能做出简单的描述，循环加载时，常常控制其中一个量，使其峰值保持不变，而使另一个量按照材料特性变化。当材料在弹性范围内承受循环载荷时，应力与应变彼此
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本文编号：2786266
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