大型水平轴风力机叶片应力特征分析

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1、第27卷第5期可算生能源V0l_27No．52o09年l0月RenewableEnergyResources0ct．2009大型水平轴风力机叶片应力特征分析周鹏展。．一，曾竞成，肖加余，杨军(1．株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2．国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)摘要：基于ANSYS软件，对某款1500kW大型水平轴风力机叶片的应力特征进行了分析。该水平轴风力机叶片在极限挥舞载荷的作用下．叶片大梁和叶根的整体应力水平比较高，而剪切腹板和翼板上的整体应力水平比较低，这说明叶片大梁和叶根是叶

2、片的主要承力部件，而剪切腹板和翼板主要作用是维持叶片结构的稳定性另外．在叶根与剪切腹板相接的角点上存在应力集中现象，其最大应力为228MPa，但是，剔除应力集中点后，叶片大梁上的应力比叶根高，叶片大梁中部约1／3区域的应力都比较高，其最大应力为2l1MPa，平均应力为180MPa左右。此外，该叶片的最大应力仅为所采用的玻纤／环氧复合材料拉伸强度的34．8％，说明该叶片的铺层结构设计是偏于安全的，可以适当提高叶片挂机运行时的额定发电功率。关键词：水平轴风力机叶片；应力特征；ANSYS软件中图分类号：rK83文献标志码：A文章编号：1

3、671—5292(2009)05-0006—04StresscharacteranalysisonhorizontalaxiswindturbinebladeZHOUPeng—zhan，ZENGJing—chen~，XIAOJia-yu2，YANGJun(1．ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo．，Ltd．Zhuzhou412007，China；2．CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NUDT，Chan．gsha410073，China)Abstrac

4、t：BasedonANSYSsoftware，thestresscharacteranalysisonakindof1500kWlarge-scalehorizontalaxiswindturbinebladewascarriedout．Theanalysisresultsshow：Attheactionofuhimateflapwiseloads，thewholestresslevelofthesparcapandthebladerootishigher，andthatoftheshearwebandtheairfoilplat

5、eislower，SOthoseshowthatthesparcapandthebladerootarethemainforcebearingparts，whiletheshearwebandtheairfoilplatearemainlyforkeepingthebladestructurestable．Otherwise，thereisstressconcentrationontheinterfacecomerpointbe—tweenthebladerootandtheshearweb，andthemaximumstress

6、is228MPa．Afterneglectingthestressconcentrationpoint，thestressofthesparcapishigherthanthatofthebladeroot，andthestressishigheratabout1／3lengthfromthecenterzoneofthesparcap，anditsmaximumstressis211MPa．anditsmeanstressisabout180MPa．Accordingtothetensilestressofthefibre—gl

7、ass／epoxycomposites．thepercentageoftheblade'smaximumstressinitstensilestressisonly34．8％．Itisindicatethatthelaminatestructuraldesignofthebladeisinclinedtobesafety，anditsratedelectricalpowercanbeincreasedproperlyatoperation．Keywords：horizonta1axiswindturbineblade；stress

8、character；ANSYSsoftware0引言风力机叶片作为风力发电机组的关键部件之目前，世界风力发电机组的主流是水平轴一．其长度来越大。丹麦LM公司生产的世界最风力机。随着风力发电机组向大功率方向发展，长的水平轴风力机叶片的长度已达61．5