风力机复合材料叶片疲劳寿命预测

《风力机复合材料叶片疲劳寿命预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、风力机复合材料叶片疲劳寿命预测重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：梁河指导教师：陈进教授学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月FatiguelifepredictionofcompositematerialsforwindturbinebladeAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByLiangHeSupervisedbyProf.ChenJinSpecialty：ME（Mechanica

2、lEngineering）CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要能源问题和环境问题已经成为了人类生存与发展不得不共同面对的问题。一方面，人类对电的需求快速增长，“电荒”现象时有发生。另一方面，常规能源在开发利用的同时也制约着人类的生存与发展。因此，人类对能源的需求使得新能源日益受到重视。和目前可开发利用的新能源比较，由于风电具有开发历史长、技术可靠和商业价值高等优势，所以风电将成为清洁能源主要发展方向之一。截止2014年，全球累计装机

3、容量超过369.5GW。风电产业规模不断地扩大，而叶片是风力发电机的核心部件，造价约占整个设备的16%-20%。同时，风力机叶片的使用寿命很大程度上取决于疲劳寿命。因此，叶片的疲劳研究具有重大的现实意义。本文提出了一种预测风力机复合材料叶片疲劳寿命的方法。首先，依据GL2010标准中确定的疲劳工况，利用GH-Bladed软件快速计算得到叶片的疲劳载荷谱；第二，在ANSYS有限元软件中创建叶片的参数化建模，采用SHELL181单元定义复合材料，并通过瞬态分析，得到疲劳应力谱；第三，依据GL2010标准中的复合材料S-N曲线定义，在FE-SAFE软件中进行叶片复合材料多组分疲劳

4、分析。本文所提出的方法与其他相比，有3个方面的不同：①疲劳载荷谱依据GL2010标准中的疲劳工况计算；②通过瞬态分析得到疲劳应力谱，能够更真实地反映出疲劳风况下的整个叶片受力情况；③在进行疲劳分析时，考虑了复合材料多组分特点，输入多条S/N曲线。最后，本文具体以某850kW叶片作为算例，进行全寿命分析，计算所得的疲劳寿命为24.8年，符合工程实际使用寿命。关键词：风力机叶片，GL标准，复合材料，疲劳分析I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTNowadays,humanbeingshavetoconfronttheenergyproblemsandenvironmen

5、talproblemsinordertosurviveanddevelop.Ontheonehand,thedemandofhumanbeingsforelectricityisgrowingrapidly,andelectricityshortagehappenssometimes;ontheotherhand,thedevelopmentandutilizationofconventionalenergysourcesrestrictsthehumansustainabledevelopment.Therefore,thenewenergyisgraduallyconc

6、ernedbypeoplebecauseofthedemandforenergy.Comparedwiththeothernewenergy,thewindpowerhasadvantagesofthelongdevelopmenthistory,reliabletechnologyandhighcommercialvalue,sowindpowerwillbeoneofthemaindevelopingdirectionsofcleanenergy.By2014,theglobaltotalinstalledcapacityofwindpowerismorethan369

7、.5GW.Duetotheenormousscaleofwindpowerindustry,thehighcostofbladeswhicharethecorecomponentofwindturbinesmakeupaboutaquartertoathirdofthewholeequipmentcost,andtheimportanceoftheblades’fatiguelifewhichlargelydeterminethelifeofthewindturbine,sothefatigueresearchon