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1、国防科技大学学报第32卷第2期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.32No.22010文章编号:1001-2486(2010)02-0046-05X基于ANSYS的大型复合材料风力机叶片结构分析1,2,31122周鹏展,肖加余,曾竟成,王进,杨军(1.国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;2.株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007;3.长沙理工大学能源与动力工程学院,湖南长沙410076)摘要:基于ANSYS软件,对某款应用于GL3A风场的1500kW大型复合材料风力机叶片进行了结构分析。分
2、析结果表明:该叶片的振型以一阶挥舞和一阶摆振为主,其频率分别为0186Hz和1159Hz;在极限挥舞载荷作用下,该叶片有限元模型计算得到的叶尖挠度为81445m,而该叶片全尺寸静力试验得到的极限挥舞载荷作用下的叶尖挠度为8112m,计算值与试验值的误差只有318%;另外,该叶片的最大计算拉应力和压应力分别为228MPa和201MPa,而该叶片玻纤P环氧复合材料实测拉伸强度和实测压缩失稳强度分别为720MPa和380MPa,其计算最大应力只有对应实测极限强度的3117%和5219%。关键词:复合材料;风力机叶片;结构分析;极限挥舞载荷中图分类号:TK8文献标识码:AStructural
3、AnalysisofLarge-scaleCompositeWindTurbineBladeBasedonANSYS1,2,31122ZHOUPeng-zhan,XIAOJia-yu,ZENGJing-cheng,WANGJin,YANGJun(1.CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China;2.ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.Ltd.,Zhuzhou412007,China;3.CollegeofE
4、nergyandPowerEngineering,ChangshaUniv.ofScience&Technology,Changsha410076,China)Abstract:BasedontheANSYSsoftware,thestructuralanalysisofakindof1500kWlarge-scalecompositewindturbinebladewhichappliedinGL3Awindfarmwascarriedout.Theanalysisresultsshowthatthevibrationmodesofthisbladearemainlypresent
5、edasfirstflapwisemodeandfirstedgewisemode,thefrequenciesofthevibrationarerespectively0.86Hzand1.59Hz.Attheactionofultimateflapwiseloads,theFEManalysisresultsshowthatthebladetipdeformationis8.445m,whilethebladetipdeformationofthefullscalebladeunderstatictestis8.12m,sothedeviationbetweenthecalcul
6、atedandtestedvalueofthebladetipdeformationisonly3.8%.Moreover,thecalculatedmaximumtensilestressandthecompressivestressare228MPaand201MPa,whilethetestedtensilestrengthandcompressivebucklingstrengthoftheglass-fiberPepoxycompositeare720MPaand380MPa,respectively.Consequently,thepercentagesofthecalc
7、ulatedmaximumstressandthetestedultimatestrengtharerespectively31.7%and52.9%.Keywords:composite;windturbineblade;structuralanalysis;ultimateflapwiseload风力机叶片是风力发电机组的关键部件之一,随着世界风力发电机组向大功率方向发展,风力机叶片的长度越来越长,目前世界最长的复合材料风力机叶片是丹麦LM公司生产的,
