复合材料风机叶片CAE实施可行性报告

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1、复合材料风机叶片CAE实施可行性报告MIDASFamilyPrograms复合材料风机叶片CAE实施可行性报告专业的CAE解决方案北京迈达斯技术有限公司2010-12复合材料风机叶片CAE实施可行性报告目录一、CAE及国内外复合材料风机叶片应用现状-1-二、复合材料风机叶片引入CAE的必要性-2-三、CAE在复合材料风机叶片的应用-3-四、举例：CAE在复合材料风机叶片设计中的具体应用-4-五、迈达斯（MIDAS）CAE解决方案介绍-6-6.1NastranFX的组成-6-6.2NastranFX求解

2、特性-8-6.3卓越特点-10-6.4复合材料分析高级功能-13-六、NEINastran&NastranFX成功客户（部分用户）-15-七、推荐：MIDAS公司的CAE项目实施方案计划书-16-复合材料风机叶片CAE实施可行性报告复合材料风机叶片CAE实施可行性报告一、CAE及国内外复合材料风机叶片应用现状CAE（ComputerAidedEngineering，即计算机辅助工程）技术，是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动、动力学仿真。工程数值分析

3、用来分析确定产品的性能；结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上，使产品、工艺过程的性能最优；结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行。可靠性如何以及使用寿命为多少；运动、动力学仿真用来对CAD（ComputerAidedDesign）建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看，CAE的核心技术为有限单元技术与虚拟样机的运动、动力学仿真技术。近年来，随着计算机技术和计算方法的发展，计算机辅助设计已经成为现代设计方法的主要手段和工具。CAE技术和软件更是关键

4、的技术要素之一。CAE作为一项跨学科的数值模拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。许多大型的CAE分析软件已相当成熟并已商品化，计算机模拟分析不仅在科学研究中普遍采用，而且在工程上也已达到了实用化阶段。目前，风能作为可再生能源的重要组成部分，受到世界各国政府的重视，风电产业正在逐步发展成为初具规模的新兴产业。目前风电市场和技术主要集中在发达国家，亚洲地区还处在逐步开发和发展阶段。国内外已经有众多厂家生产风力发电设备，叶片作为风电机组的核心部件之一，是风力捕捉风能、转换能量的重要组成部分。国外生成厂家在产品

5、研发上投入大量研究资金，他们利用先进的CAE工具对叶片相关技术进行分析，不断提高强度、刚度和结构等方面的性能，并开发出自主知识产权的产品；然而国内生产叶片的厂家以引进国外技术进行制造为主，对大型叶片的结构分析与研究还处于起步阶段。国内生产厂家基本上都采用了各种CAD软件进行叶片设计，相比之下，CAE-19-复合材料风机叶片CAE实施可行性报告软件的作用还没有被充分认识，大多数企业中的CAE技术只是配角或没有被采用。很多企业对有限元仿真还只停留在表面认识。随着，风电产业的发展对叶片提出更高的要求，很多厂家、高校和

6、研究院也意识到风机叶片分析的重要性以及带来的价值，也逐步增加在叶片分析中的资金和人员投入，并取得初步的效益，推动了自主知识产权的产品的开发进度。二、复合材料风机叶片引入CAE的必要性现代设计方法学表明，产品设计虽然只占产品整个成本的5%，但它却影响产品整个成本的70%。在设计过程中，如果确定了产品结构、零件形状、材料及精度，则产品成本的70%～80%将被确定。因此，产品设计在产品开发阶段需要重点予以考虑，风机叶片设计也同样如此。风机叶片是风力发电设备的关键部件之一，随着世界风力发电设备向大功率方向发展，风机叶片

7、的长度越来越长，目前世界最长的复合材料风机叶片是丹麦LM公司生产的，其长度已达到61.5m，单片重约18t，从而对叶片结构的强度、刚度、重量等的设计提出了前所未有的要求。复合材料具有比强度高、比刚度高、重量轻、可设计性强、承载性能好等特点，因而在大型风机叶片中获得了广泛应用。复合材料在叶片的应用已经给生产厂家带来巨大的利益，同时它也带来新的挑战。由于大型复合材料风机叶片的外形结构和铺层结构复杂都非常复杂，其外形由不同翼型构建而成，属于超长三维曲面壳体结构，且存在大量过渡层和夹心层结构，所以其铺层结构也很复杂，此

8、外，风机叶片的载荷分布也不规则，求取复合材料风机叶片结构的解析解非常困难，所以寻求一种行之有效的计算方法已成为复合材料叶片设计不可逾越的一个环节。CAE技术能够给工业企业产品研发带来巨大的经济效益，这已成为不争的事实。以Nastran为代表的高端CAE软件早已活跃在全球各行各业中，将“基于物理样机试验的传统设计方法”带入基于“虚拟样机仿真的现代设计方法”，将大幅度缩短产品开发周期，降低