風(fēng)能作為可再生的綠色環(huán)保能源,憑借其巨大的商業(yè)潛力和環(huán)保效益,在全球新能源和可再生能源行業(yè)中創(chuàng)造了最快的增長速度,是目前世界上能源領(lǐng)域發(fā)展最快的高新技術(shù)之一。
風(fēng)電機組運行環(huán)境惡劣,作為捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件,風(fēng)機葉片的運動狀況和受力情況非常復(fù)雜,承受著大部分的動態(tài)和靜態(tài)載荷,其動態(tài)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性對風(fēng)力發(fā)電機組的可靠性起著非常重要的作用。隨著風(fēng)輪向大型化、輕量化、高性能、低成本的方向發(fā)展,為了提高其性能和質(zhì)量,目前大型風(fēng)機葉片基本上都采用各種復(fù)合材料通過鋪放和樹脂浸透等成型工藝制造而成。整個葉片可簡化為懸臂梁的結(jié)構(gòu)形式,葉片根部結(jié)構(gòu)將葉片與輪毅連接為一體,承受的載荷最大,情況尤其復(fù)雜,要求其必須具有足夠的強度和彎扭剛度。為此,對其進行結(jié)構(gòu)強度分析,預(yù)測應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律,進而指導(dǎo)根部鋪層設(shè)計是風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。
風(fēng)機葉片的鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計是使其強度和剛度在滿足使用壽命和安全性的條件下,確定整體鋪層角度、順序和厚度,包括單軸向布、多軸向布、夾芯材料等。根部鋪層順序具有一定的周期性,所以基于研究學(xué)者提出的復(fù)合材料厚板結(jié)構(gòu)有效彈性常數(shù)等效方法對葉片根部鋪層材料進行性能等效,即將根部數(shù)百層復(fù)合纖維材料鋪層等效為正交各向異性材料,不但可以極大地提高建模效率,且在建模的過程中可以將葉片根部復(fù)雜的連接結(jié)構(gòu)考慮其中。
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