10MW风力机叶片设计与动力特性

为了研究大型风力机叶片在静止和转动状态下的振动模态及其变化特点,通过叶素动量理论和复合材料的叶片设计方法完成了10 MW风力机叶片的设计.基于多体系统动力学理论和超级单元模型,结合动力学分析软件ADAMS对静止状态下叶片的线性特征值进行了分析,考虑叶片的弹性变形和旋转,应用刚性积分方法对叶片的非线性控制方程进行数值求解,通过傅里叶谱分析方法,实现风轮旋转条件下的运转模态识别.结果表明,在动力刚化效应作用下,叶片的固有频率会随着转速的增加而增大.     

风力机叶片在拍打方向的载荷估计与可靠性分析

为了保证风力机在复杂的载荷下安全、稳定运行,提出了一种用于分析风力机叶片在拍打方向上的疲劳概率模型．该模型利用应力-强度干涉理论,并且假定风速服从威布尔分布．考虑风速的不稳定性作用,在风力机叶片上分布载荷的不确定因素,并假定风力机的设计寿命为20a．在拍打方向上的疲劳概率通过一阶可靠性方法计算．计算了风速为12m／s,湍流度为I=0．02、0．1、0．15、0．2的4种情况,并对耿贝尔分布、三参数威布尔分布以及威布尔分布3种分布进行了比较．通过比较得知,耿贝尔分布的直线性比较好,而三参数威布尔分布以及威布尔分布都有尾部现象．最后,以600kw风力机叶片为例,通过应力-强度干涉理论来对叶片的可靠性进行估算．计算结果表明该台风力机符合可靠性要求．     

5 MW风力机叶片弯扭耦合特性分析

疲劳载荷是影响风力机叶片运行寿命的重要载荷,利用叶片固有特性之一的弯扭耦合特性,是降低叶片疲劳载荷的重要方式之一.采用有限元方法研究了5 MW风力机叶片的弯扭耦合特性,给出了在相同载荷作用下,梁帽不同铺层角度、不同铺层材料和叶片不同主梁结构的叶片扭转角度、摆振方向弯曲角度和耦合系数的分布规律.结果表明,铺层角度、叶片材料及内部结构都是影响叶片的弯扭耦合特性的重要因素.     

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。     

风力机叶片复合材料雷击损伤特性研究

随着风电产业的快速发展,风机遭受雷击问题愈发突出,近年来国内外对此进行了大量研究.为了研究风机叶片在遭受雷击时材料的损伤机理和规律,采用了目前风机叶片最广泛使用的玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymers,GFRP)制成的层合板,在不同电流参数、材料厚度及材料铺层方式的条件下,开展了风机叶片人工雷击损伤试验.通过现场试验及总结分析,发现了纤维损伤面积与电流峰值及电流作用积分呈正相关,与材料厚度呈负相关的规律.同时,在[0°/±45°/0°]、[90°/0°]3层、[0°/90°]3层这3种铺层方式下,铺层方式为[0°/±45°/0°]的复合材料层合板损伤面积最小,显示了其铺层方式的优越性.     

风力机塔架-叶片耦合结构与单个叶片模态参数对比研究

存在的大多数叶片的动力学模型忽略了塔架和叶片的耦合作用,为了保证风力机叶片在过大风载下具有足够的结构稳定性,文中建立了5 MW风力机塔架-叶片耦合结构的整体模型,提出了塔架-叶片耦合结构的动力学方程,基于不同结构的固有频率和振型参数,分析了风力机塔架-叶片的耦合作用对叶片结构振动的影响。分析结果表明：塔架-叶片耦合结构的主要模态频率相比单个叶片的主要模态频率要小55%～84%;耦合结构和单个叶片的前4阶振型性态相同。     

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。     

水平轴风力机叶片非定常气动特性分析

针对水平轴风力机叶片的非定常气动特性,采用状态空间描述的、改进的BL动态失速模型进行风力机翼型非定常气动力分析.模型采用不可压缩假设并忽略了前缘流动分离所产生的非定常效应,考虑气流的近尾流效应和在失速区域的后缘分离效应以揭示翼型在任意运动中的非定常气动力.模型用4个气动状态来描述非定常气动力系数动力学,其中2个用于描述近尾流效应中的时间迟滞,另2个用于描述后缘分离效应,得到了风力机翼型非定常气动升力、阻力和力矩状态变量表达式及计算流程.通过对NACA0012风力机翼型的非定常气动力分析表明,模型能较好地描述风力机翼型的动态特性.     

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.     

基于遗传算法的直叶片垂直轴风力机风轮优化设计

提出了直叶片垂直轴风力机风轮的优化设计模型,该模型以双向多流管理论为基础,考虑了风场风速的概率分布,以风力机年能量输出最大为设计目标,使用遗传算法进行搜索寻优.利用开发的优化设计程序,针对特定风场优化设计直叶片垂直轴风力机风轮,并与已有风力机相比,优化设计结果有明显的优越性,说明该优化设计模型的有效性和实用性.     

纤维加固钢筋混凝土柱抗压性能试验研究

为了对8根钢筋混凝土短柱进行抗压加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土柱进行抗压加固,采用碳纤维以条带螺旋缠绕方式对2根柱进行加固,采用玻璃纤维分别以4层和2层全包裹方式加固了4根柱,其余2根柱为对比试件.采用分级单调加载方式对所有柱进行轴心受压试验,在加载过程中,量测了试验柱的应变、变形和极限承载力.结果表明,采用纤维对钢筋混凝土柱进行加固后,其抗压强度明显提高,延性明显加大,且抗压刚度也有一定提高.     

纤维加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

为了对钢筋混凝土梁进行抗剪加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土梁剪压区进行加固,并进行了对比试验,试验梁两端简支,在梁跨方向三分点处进行两点加载试验,量测试验梁的应变和变形,观测了裂缝形态和发展趋势。结果表明,采用纤维对钢筋混凝土梁进行剪切加固后,其抗剪强度明显提高,但对梁的刚度和变形影响较小。     

GFRP/CFRP混合材料的延性分析

为克服一种FRP加固时的缺陷,并提高加固性能,降低加固费用,从FRP加固的破坏机理入手,用数学方法,并借助于数学工具和编程对碳纤维增强塑料（CFRP）与玻璃纤维增强塑料（GFRP）两种应力-应变线性材料在不同比例、不同概率分布等情况下混合后的延性进行了分析,从而克服了单一FRP材料在加固中的弊端,并得出影响CFRP与GFRP混合材料延性的因素．其中,纤维强度,单丝极限应变分布概率,以及两种材料的峰值应力差和其对应应变差值对混合后材料的应力-应变全曲线形状影响较大．     

GFRP／CFRP混合纤维延性分析

对碳纤维(CFRP)与玻璃纤维(GFRP)两种应力—应变线性材料在不同比例、不同概率分布等情况下混合后的延性进行了分析,并得出影响CFRP与GFRP混合材料延性的因素。其中纤维强度、单丝极限应变分布概率以及两种材料的峰值应力差和其对应应变差值对混合后材料的应力—应变全曲线形状影响较大。该材料的使用可以克服单一FRP材料在加固中的弊端。     

Strain coordination of quasi-plane-hypothesis for reinforced concrete beam strengthened by epoxy-bonded glass fiber reinforced plastic plate

According to our test, the strain of GFRP andsteel rebar of rectangle RC beambonded by GFRP platesatisfies the quasi-plane-hypothesis under conditions ofbending, namely, the strain of longitudinal fiber thatparallels to the neutral axis of plated beam wit…     

玻璃钢粮囤储粮应用性能的研究

报告和论述了民用玻璃钢粮囤储粮应用性能的研究结果,包括熏蒸气密性、熏蒸气体的浓度保持情况、杀虫效果试验等。结果表明：该囤具有一定的熏蒸杀虫气密性,可用于一般的熏蒸杀虫,同时具有较好的防虫、防霉、防鼠等性能,是适合于农村储粮的良好装具     

粘贴复合材料玻璃钢板加固混凝土梁非线性分析

根据 1 6片粘贴复合材料玻璃钢板加固的混凝土梁的试验结果 ,提出了补强加固后混凝土梁截面变形协调的准平面假定 ,在此基础上 ,对补强梁开裂前的弹性内力、开裂内力及开裂后的截面内力进行非线性分析计算 ,为进一步对补强梁的刚度计算打下了基础 .     

预应力碳纤维筋混凝土梁张拉损失的试验研究

根据张拉前后预应力碳纤维筋的应变实测数据对 5根无粘结预应力碳纤维筋混凝土梁试件张拉前后的预应力损失情况进行了研究 ,结果表明造成预应力损失的主要原因是锚具变形、砼收缩以及分批张拉 ,相应的提出了配置普通粘结钢筋等措施     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱抗腐蚀性能试验研究

试验研究了碳纤维复合材料 (carbon fiber reinforced plastic/polymer, 简称CFRP) 加固锈蚀钢筋混凝土柱再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和轴压力学性能, 并与传统的防腐维护材料 (硅烷和聚合砂浆) 进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀, 且能恢复混凝土构件因钢筋锈蚀所损失的承载力;硅烷的阻锈能力略好于聚合砂浆, 但二者长期阻锈能力差.     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土的抗腐蚀性能和黏结性能

碳纤维复合材料(CFRP)具有不透水和不透气的性质,是一种阻锈材料;同时具有高强度和优异的耐腐蚀能力,可用于加固维护处于腐蚀环境的钢筋混凝土结构.本文试验研究了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土试件再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和黏结性能,并与传统的防腐维护材料(硅烷和聚合砂浆)进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀,并且能提高锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度.