风力机风轮叶片结构设计与分析

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1、西华大学硕士学位论文风力机风轮叶片结构设计与分析姓名：任腊春申请学位级别：硕士专业：流体机械及工程指导教师：张礼达20080301西华大学硕士学位论文风力机风轮叶片结构设计与分析流体机械及工程专业研究生任腊春指导教师张礼达风力发电机组主要零部件的设计与分析方法的研究是大中型国产化风力发电机组的自主开发设计和批量生产的关键技术之一。本文在某20KW风力机叶片的气动设计基础上，根据风力机叶片结构设计理论对其进行了结构设计，包括载荷的计算、材料的选用、结构形式的确定、铺层设计、根端连接设计等。随后利用三维建模软件UG对己设计好的叶片进行三维实体建模。最后应用ANSYS有限元软件对所

2、设计的叶片进行结构特性有限元分析：(1)对叶片进行静强度分析，得到叶片在特定载荷工况下的应力与变形情况，并对其进行强度、刚度校核；(2)对叶片进行模态分析，得到叶片的一阶挥舞频率和一阶摆振频率和振型，并分析比较了静止时和额定转速运行时叶片的固有频率和振型，结果与实际相吻合；(3)对叶片进行屈曲分析，得到叶片的屈曲载荷和屈曲变形，以及在特定的载荷工况下的稳定性情况。从分析计算的结果可以看出，叶片的结构设计满足设计规范要求，验证了设计及分析方法的可靠性，这将为风力机叶片的设计研究及分析提供了一种新的途径。关键词：风力机叶片；结构设计；有限元；特性分析西华大学硕士学位论文Struc

3、turalDesignandAnalysisofWindTurbineRotorBladesFluidMachineryandEngineeringM．D．Candidate：RenLa-ChunSupervisor：ZhangLi-DaThemethodstudyofdesignand"analysisformainpartsofwindturbinegeneratingset，isoneofkeytechnicalworksduringthelargeormedium—scaledomesticwindturbinegeneratingsethasbeendevelope

4、dindependentandproduced．Onthebasisoftheaerodynamicdesignofa20KWwindturbineblade，thispaperstatedthestructuraldesigntheoryanddidstructuraldesignfortheblades，includingcomputingtheloading，selectingthematerial，determinetheconstructionform，laminatingdesignandSOon．Then,thethree-dimensionalbodymode

5、lofthebladeWasestablishedthroughtheUGsoftware．Finally,thepaperdiscussedemphaticallyhowtoperformfiniteelementanalysisofstructuralcharacteristicsofwindturbinebladesbyANSYSsoftware．Themajorcontentsareasfollows：(1)TheanalysisOiltheStaticstrengthofthebladeswhichendurespecialloadswasmade，obtainin

6、gtheresultofstressanddeformation，andthestrengthandstiffnessWascheck．(2)ModalanalysisWasperformed，andthefirst—orderflapwisefrequencyandedgewisefrequencyandmodeshape．ThenaturalfrequencyandmodeshapeWasdiscussedforthebladeswhenitisstaticandrunatratedspeed，theresultisinconformitywiththeactual．(3

7、)BucklinganalysisWasmade，thebuckingloadsanddeformationisobtainedandthestabilityofloadedbladeWasanalyzed．Accordingtothecalculationresults，theconclusionisthatthestructuraldesignofwindturbinebladesmeetthedesignrequirementsandalsoverifiedthereliabilityofthem