风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

风力发电机叶片固有振动特性的有限元分析

以一农用风力机叶片为例,应用有限元方法对叶片进行了合理的简化,建立了叶片的振动方程.同时应用大型有限元分析软件AN SY S对其振动进行了分析,考虑了挥舞振动、摆振振动和扭转振动等3种情况,分别计算了实心和空心叶片的前十阶固有频率和振型,且对空心和实心叶片进行了比较.分析了各阶固有频率和振型的特点以及不同形式的振动对叶片的不利影响,分析方法和结果对风力发电机的结构设计和进一步动力分析有一定的参考价值.     

风力发电机组叶片有限元建模及静力学探析

以1.5 MW风力发电机组复合材料叶片为研究对象,采用三维建模软件SolidWorks建立复合材料叶片三维几何模型,依据相关标准计算叶片在额定风速10.4 m/s下的外界载荷,并对复合材料叶片4个部位施加远端力和力矩模拟风力载荷,准确分析复合材料叶片在额定风速下各轴向上的应力和位移,并对其材料强度和位移与安全许用规范进行对比分析。结果表明：复合材料叶片各个轴向上的位移和应力均符合工程规范标准及设计要求。可为风力发电机组叶片设计、制造提供参考。     

风力机叶片根部孔缺陷补强的有限元分析

风力机复合材料叶片在生产过程中难免出现各种加工质量问题.以1.5 MW根部T型螺栓孔打孔损伤叶片为例,提出了打孔错误叶片根部的修补方案,建立了修补后叶片根部的有限元模型.对叶片根部的修补方案进行三维有限元应力分析,得到修补后叶跟和T型螺栓的应力分布.比较修补前后的应力情况,发现修补后缺陷区域的最大拉应力变化不大,而剪应力减小的幅度较大,螺栓的最大拉应力略有降低.结果表明,通过修补后,缺陷区域的应力状态有所改善.     

风力发电机叶片技术发展概述

简述国内外风力发电以及风机叶片技术的发展现状,并对风机叶片技术在复合材料、结构设计、翼型和成型工艺等方面的发展情况进行了比较详细的论述,指出我国丰富的风能资源及产业政策支持,将给我国的风机叶片产业的发展带来机遇.     

风力发电机叶片技术发展概述

简述国内外风力发电以及风机叶片技术的发展现状，并对风机叶片技术在复合材料、结构设计、翼型和成型工艺等方面的发展情况进行了比较详细的论述，指出我国丰富的风能资源及产业政策支持，将给我国的风机叶片产业的发展带来机遇。     

大型风力机叶片三维建模及模态分析

对大型风力机叶片开展了三维建模和模态分析。先确定叶片几何参数,再将其翼型平面坐标转换为空间坐标,并通过Proe生成叶片三维几何模型。采用模态提取方法 Block Lanczos法对叶片进行模态分析,得出了叶片的前10阶模态,结果显示叶片的主要振动形式为挥舞和摆振,有较强的抗扭转能力,设计中应加强叶片的弯曲刚度。这为大型风力机叶片的设计和优化提供参考。     

风力发电机复合材料叶片振动特性分析

针对风力发电机复合材料叶片振动特性问题,以5 MW风力发电机叶片为研究对象,通过复合材料基础确定叶片铺层方案;借助有限元法对复合材料叶片静态固有频率和运行时固有频率展开分析。结果表明：叶片第1阶固有频率为0.887 Hz,叶片前6阶模态振型均未出现扭转振动,表明该叶片抗扭转性能较好;叶片旋转时离心力使得叶片前6阶固有频率均增大,其中对叶片第1阶固有频率提升可达3.6%,对叶片第6阶固有频率仅提高0.44%;且叶片在实际运行时第1阶固有频率分别高出叶片旋转频率1P和3P为77.5%和32.5%,不发生共振现象。     

计及蜂窝芯层的垂直轴风力机叶片主梁结构优化设计

针对主梁采用蜂窝芯层后垂直轴风力机叶片会出现重量激增的问题,提出通过主梁的结构优化来达到叶片轻量化设计的目的。利用Fluent软件计算叶片的气动力,应用多项式拟合分别建立主梁结构参数与叶片的质量、最大等效应力的响应面方程;以叶片的质量最小为设计目标,利用遗传算法优化腹板的位置和厚度以及蜂窝芯层的厚度、胞元斜壁长,研究优化前后叶片在额定工况下最大的位移、应力和应变。结果表明：优化后叶片的质量减少了8.14%,且位移、应力和应变分别减少3.92%、29.39%和35.32%,结构性能得到明显提高。     

风电起重维修平台夹紧机构的设计

目的 设计风电起重维修平台专用的夹紧机构,解决了风力发电机维修起重设备笨重及运输难的问题.方法 在SolidWorks软件中建立了风电起重维修平台夹紧机构的三维模型,并将其导入到ANSYS workbench软件中.选定风电起重维修平台夹紧机构的顶杆伸出最长时,即风电起重维修平台夹紧机构位于风力发电机塔筒最上部时为分析工况,运用有限元分析技术对风电起重维修平台夹紧机构进行静力学性能分析.结果 在选定的工况下,夹紧机构的最大挠度为16.1 mm,小于许用挠度;夹紧机构的最大应力为337.4 MPa,发生在耳板的下部与顶杆相连接的部位,耳板的材料为Q690,许用应力为492.9 MPa,大于其最大应力.夹紧臂的最大应力为227.4 MPa,小于其许用应力;顶杆的最大应力为308.4 MPa,小于其许用应力;顶杆导轨的最大应力为156.6 MPa,也小于其许用应力.结论 验证了风电起重维修平台夹紧机构的刚度与强度均满足设计要求,对风机起重维修平台的设计提供理论依据,同时为维修平台研制打下基础.     

基于有限元法的立轴风机风轮振动特性分析

采用有限元方法建立了立轴风力机风轮的振动分析模型，分析了离心力对风轮固有频率的影响，并运用此模型对500kw风力机风轮的振动模态作了仿真分析，得到风力机运行过程中风轮的固有频率与外激励频率之间关系的Campbell图，为立轴风力机结构的振动特性设计提供参考．     

基于有限元法的立轴风机风轮振动特性分析

采用有限元方法建立了立轴风力机风轮的振动分析模型,分析了离心力对风轮固有频率的影响,并运用此模型对500 kW风力机风轮的振动模态作了仿真分析,得到风力机运行过程中风轮的固有频率与外激励频率之间关系的Campbell图,为立轴风力机结构的振动特性设计提供参考.     

海上随机风速作用下风力机叶片动力响应分析

通过自行编制的Davenport风谱程序建立了更加贴近实际工况的风场,以UG建立的叶片三维实体模型为研究对象,对海上随机风速作用下风力机叶片的位移和应力响应进行了数值模拟与分析.结果表明:叶片最大挥舞振幅及其承受的最大Mises应力均随平均风速的增加而增大;最大挥舞振幅沿翼展方向呈非线性增大趋势,并在叶尖处达到振幅最大;最大Mises应力出现在叶片中部靠近前缘的位置,而在叶根和叶尖部位相对较小.     

单榫头叶片锻造过程应力应变场的三维有限元分析

为了获得单榫头叶片锻造过程中应力，应变场的分布规律，利用自行开发的三维有限元模拟分析软件对其成形过程进行了模拟分析，研究结果表明，单榫头叶片锻造过程是非稳态的塑性流动过程，叶身横截面内的变形类似于圆柱体的镦粗，且心部所受的变形和三向压应力最大；随着变形程度的增加，等效应力，等效应变等变量值增加，且变形的不均匀程度也在增加；通过对应力应变的分析可以预测缺陷产生的可能部位，并提出相应的防止措施，该研究对了解和掌握叶片锻造过程的变形规律具有重要意义。     

变风速下风力机叶片载荷特性研究

根据风力机的气动理论,并考虑风切变和风力机结构、几何参数的影响,建立了风力机叶片的气动载荷计算模型。以基本风速、渐变风速、阵风风速和脉动风速4种风速类型建立了变风速模型,并应用于叶片载荷计算模型,实现变风速下的叶片气动载荷的计算。以某MW级风力机为对象,给出了数值计算流程并进行了实例计算,结果显示：风力机叶片的气动载荷主要分布在叶片的中段和叶尖,且载荷大小随风速起伏变化,叶根的气动载荷随风速变化的趋势不明显,风速较大时,叶片上的载荷波动较为显著。结果可为叶片的结构设计和动力学分析提供参考。     

有限元模型化的计算机方法

本文论述作为高层建设设计专家系统支撑软件的有限元网络自动生成的计算机方法,采用函数映射法对膜、板、壳、块体组合结构划分网络,研制了GMESH程序,在DEC STATIN 3100上实现,并于高层建设多重子结构分析程序DASTAB接口。