大型风力机叶片腹板根部形状探究.pdfVIP

2015年第2期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 43 大型风力机叶片腹板根部形状研究 赵 娜 ，朱小芹，李成 良 (中材科技风 电叶片有限公司，北京 102101) 摘要：叶片腹板根部形状不同，造成腹板应力分布也不同，特别是对于薄弱部位还可能因为应力叠加 引发叶片破坏。本 文主要研究不同腹板根部形状对腹板根部危险区域应力分布的影响，并将腹板根部切除形状的比例系数定义为c型结构形状 因子F，然后对c型结构形状 因子分为三种情况进行讨论，结合有限元分析结果和现场的挂机结果，确定腹板根部的最优 形状 。 关键词：C型结构形状因子；应力；有限元分析 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1003—0999(2015)02—0043—04 叶片是风力机有效捕获风能的关键部位。在风 本文针对 c型结构形状因子，对腹板根部结构和 电产业发展的初始阶段，国内大多数企业没有研发 叶片结构的影响进行研究，确定腹板根部的最优形状。 设计能力，依靠购买国外的许可证来生产叶片。随 2 有限元模型 着国家对新能源产业的大力支持，一些有实力的企 本文 以2．0MW 的某叶片模型为基础进行有限 业逐步组建 自己的研发设计团队，叶片设计也由技 元分析。 术引进向自主研发迈进，并取得了丰硕的成果。但 首先建立形状因子 F=0．5的有限元模型。具 是在腹板根部结构形状方面没有进行深入的研究， 体做法为：①应用 3D制图软件建立叶片的三维模 导致某些型号叶片在风场运行一段时间后，出现腹 型；②应用网格划分软件进行叶片的各部件网格划 板根部粘接胶失效、玻璃钢破坏等情况，进而诱发叶 分，将划分好的网格导入有限元软件中进行部件组 片其他部件的破坏。由于腹板根部切除的形状不 合、合并 自由边等工作，形成叶片网格模型；③通过 同，腹板根部的受力情况也不同，因此需要对腹板根 铺层软件将叶片的铺层信息映射到三维模型上并输 部的结构形状进行研究。 出铺层文件；④将铺层文件导入网格模型，形成叶片 本文以2．0MW某叶片有限元模型为基础，建立 的有限元模型，建模过程结束。 三种不同腹板根部形状的有限元模型，通过有限元 按照上面的方法，分别建立 F=1．0和 F=0的 模拟结果和风场反馈的信息，确定腹板根部形状的 叶片有限元模型。 最优方案。 对 3个不同腹板根部状态的叶片模型施加相 同 的载荷 ，即最大挥舞方 向载荷Mymax和最小摆振方 1 C型结构形状因子F 向载荷Mxmin，之后对计算结果进行分析。 影响腹板根部危险区域应力分布的关键因素为 腹板的校核主要