风力机玻璃钢叶片疲劳寿命分析

该文对大型风力机玻璃钢叶片疲劳寿命的工程估算方法进行了研究。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布；根据有限元模态叠加法，计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动态应力响应；介绍了玻璃钢材料的疲劳破坏过程、破坏准则，探讨了玻璃钢材料疲劳性能及疲劳寿命估计方法；最后，运用Palmgren Miner的线性疲劳损伤累积法则提出了一种玻璃钢叶片安全寿命估计方法。通过所设计的1．5兆瓦变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明，本文提出的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法是可靠和实用的。     

基于有限元的柴油机机体疲劳寿命仿真

基于有限元应力分析,应用S-N曲线法,对某4缸柴油机机体在标定工况载荷下的疲劳寿命进行了仿真分析.仿真结果表明,机体疲劳强度的薄弱区域位于机体横隔板及机体上半部分,比较了疲劳寿命分布与静态应力分布的异同.     

风力机叶片两点激励疲劳试验系统设计与特性分析

基于电驱惯性式激振装置,采用能量法计算能耗及动力参数,匹配叶片试验弯矩载荷,设计出一种两点激励共振型风力机叶片疲劳试验系统。建立两点激励加载试验系统的动力学模型,并结合三相永磁同步电机的在d-q坐标系下的状态方程,联合构建系统的机电耦合方程,利用Matlab软件建立仿真模型进行数值仿真分析,得到系统耦合振动过程基本规律。构建两点激振惯性加载系统进行兆瓦级风力机叶片加载试验,验证数学模型及仿真分析的结果,为叶片疲劳试验系统及控制算法设计提供指导。     

基于等几何分析的三维风力机叶片数值仿真研究北大核心CSCD

针对风力机叶片在有限元分析中网格识别精度低、求解精度差和效率低的问题,文章提出了风力机叶片的等几何分析(IGA)方法,将模型的设计和分析采用同一基函数,从根本上消除模型设计与分析间的误差,避免了复杂的网格划分过程。首先构建了适合IGA的风力机叶片NURBS模型;然后推导三维静力学IGA相关计算公式,实现三维复杂风力机叶片的IGA。为验证该方法的正确性与优越性,一方面通过简单算例的精确解对比验证,另一方面将计算结果与商业软件进行对比。结果表明:IGA与简单算例精确解的误差为0.22%,与商业软件的最大误差为5.1%;当IGA的节点数为600时,计算时间为43 s,其计算结果与商业软件中节点数为2300时,计算时间为151 s的计算结果基本一致。证明了在保证较高计算精度的条件下,风力机叶片的IGA较有限元求解节省了大量的节点,提高了求解的效率。     

风波联合作用下的风力机塔架疲劳特性分析

研究了海上风力机圆筒型塔架在随机风载荷和波浪载荷作用下的动力响应数值分析方法;建立了基于Palmgren Miner线性累积损伤法则的混泥土塔架安全寿命估计方法.应用线性波理论仿真非规则的海浪,分析作用在圆筒型塔架上的波浪载荷.通过坐标变换,将二维线性波理论扩展为三维线性波理论,建立了波浪力的分析计算模型;用有限元数值分析方法,求解了塔架在风波联合作用下的位移、速度、加速度以及应力响应等;用雨流计数法统计循环参量,将工作循环应力水平等寿命转换成对称循环下疲劳载荷谱,分析了变幅载荷谱下塔架的疲劳损伤及疲劳寿命.算例表明:该文的工作为海上风力机系统气动弹性分析、风力机塔架振动分析和疲劳寿命分析等提供了实用的分析方法.     

风力机叶片静力测试与分析

利用风力机叶片动力特性实验台测试了风力机叶片在载荷作用下的形变特性,通过改变加载力的大小和加载位置进行多组实验,计算各个截面的弯矩;通过实验和有限元静力分析找出了风力机叶片主要承力部件,对风力机叶片的设计和制造提供了参考依据,对提高风力机的总体性能和优化设计具有重要意义。     

基于ANSYS风力机叶片的设定方法

介绍近年来将有限元软件ANSYS应用于风力机叶片设计和分析的发展概况,并详细阐述使用ANSYS实现叶片从实体建模、材料参数定义、网格划分到性能计算的设定方法,为更好的进行风力机叶片结构设计、强度分析奠定基础.     

基于气动弹性理论的风力机叶片耦合分析

针对风力机叶片,建立其结构动力学方程,推导分析了叶片旋转所产生的振动速度及其对来流的影响。基于BEM(Blade Element Momentum)理论,在风力机空气动力学基础上,建立了风力机的气动耦合分析模型。应用该模型,对某2MW风力机进行了计算分析,得到了叶片在额定工作风速下的振动变形、速度、加速度以及叶片沿展向的变形和载荷分布。充分考虑叶片的结构振动特性与来流风速的耦合效应,使得风力机空气动力学特性模型更加准确,对于风力机的设计和分析具有重要意义。     

1.5 MW风电叶片多轴疲劳寿命分析

针对风电叶片极易发生疲劳破坏的现象,以1.5 MW风电叶片为研究对象,利用GH Bladed和ABAQUS分别进行叶片的载荷和危险截面的应力计算,基于复合材料多轴疲劳理论,对额定风速下叶片的多轴疲劳寿命进行分析,并将分析结果与单轴疲劳寿命分析结果进行对比。结果表明:传统的单轴疲劳寿命模型会过高估计叶片的疲劳寿命,多轴疲劳寿命分析方法能较准确地对风电叶片的疲劳寿命进行估计。因此,该方法对风电叶片的多轴疲劳寿命评估及可靠性设计具有一定的指导意义。     

小型风力机叶片强度的有限元分析

针对小型风力机叶片强度分析的特点,提出了一种梁单元与实体单元相结合的高效率的有限元建模方法。叶片工作部分具有相同的翼型,故按照各叶素截面定义相应梁截面,采用变截面梁单元建模;而叶根部分截面形状急剧变化,采用实体单元建模。分析计算结果与试验数据的比较,取得了较一致的结果,说明了该建模方法的合理性。自行设计了应用于风光互补路灯的小型风力机叶片,并分析其在额定风速下的受力与变形,验证了叶片在该工况下的安全性。     

兆瓦级风力机液压变桨执行机构疲劳寿命分析

文章建立液压变桨执行机构有限元模型,通过静力学分析得到液压缸与活塞杆的应力分布结果,动力学分析得到液压缸与活塞杆的疲劳载荷谱,将静力学、动力学分析结果及修正后的液压缸及活塞杆材料S-N曲线导入到MSC.Fatigue软件得到风力机液压变桨执行机构疲劳寿命云图。在此基础上,对一台2 MW风力机液压变桨执行机构,对比分析材料及载荷频率改变对液压变桨执行机构疲劳寿命的影响程度,并对液压缸与活塞杆最易受损位置进行了结构优化。研究结果表明,对液压变桨执行机构的设计,尤其在提高液压变桨执行机构甚至风力机整机疲劳寿命方面具有重要指导意义。     

风力机叶片双激励共振疲劳加载系统自适应扫频控制

针对非线性特性及环境影响引起叶片疲劳试验振幅衰减的问题,建立风力机叶片双激励共振式疲劳加载系统动力学模型,利用平均法求解激振加载系统的动力学方程,分析系统振动特性,提出疲劳加载自适应扫频控制方法.基于鉴相法检测激振力和振动位移的相位差,设计系统共振频率跟踪控制器,然后利用Matlab/Simulink建立仿真模型对控制...     

风力机叶片模态的实验分析研究

分析了风力机叶片模态实验的约束条件、边界条件、传感器质量及测试点分布等因素对叶片频率识别和测量值及其误差的影响,改进了对风力机叶片模态实验方案,提高了实验精度,有效降低了误差,得到了比较理想的模态参数识别结果,为相关实验的合理设计提供指导,同时为研究附加质量对小型风力机叶片振动性能的影响提供一种思路.     

汽轮机叶片表面状况对疲劳寿命的影响

汽轮机叶片的疲劳操作和疲劳寿命除与交变应力、平均应力、材料的强度和循环性能、运行条件等有关外,在相当大程度上与叶片表面状况（应力集中、加工状况、强化、腐蚀介质、微动磨损等）有关。本文深入研究了叶片表面状况对疲劳寿命的影响,采用改进的局部应力应变法对实际叶片进行的相应计算、对比和分析表明,叶片的疲劳寿命对表面状况很敏感。研究工作对叶片状况、制造、运行及故障分析有着现实的理论和工程应用价值。     

基于流固耦合的风力机叶片模拟分析

文章选取风轮直径为2 m的水平轴风力机为研究对象,采用数值模拟计算的方法研究叶片在不同工况下的位移及应力/应变。研究结果表明:气动载荷使叶片产生挥舞方向的变形,且在展向上有较大幅度的位移;随着风轮转速的增加,叶片的位移有明显的增加,沿弦向前缘压力大于后缘的压力,沿展向叶根处变形要小于叶尖。     

智能夹层风力机叶片振动主动控制研究

总结了国内外压电材料应用于弹性体的情况;对智能夹层风力机叶片进行建模,将压电材料丝埋入风力机叶片的基体中,用有限元分析软件Algor分析埋入的压电材料逆压电效应下的应力、位移,实现叶片振动主动控制,以防止叶片这一弹性体发生颤振。为实现叶片智能振动控制打下基础。     

基于仿生设计的风力机叶片腹板力学性能分析

借鉴仿生学理论,对比树叶叶脉与风力机叶片腹板,以DTU 10 MW风力机叶片腹板为研究对象,建立了一种非规则仿树叶脉络分布的腹板模型,并采用有限元方法对仿生腹板与原始腹板进行静力学、模态及谐响应分析等力学性能比较。结果表明:仿生腹板较原始腹板更具柔性,吸收更多结构变形能,同时可节省二分之一材料;随着模态阶数升高,两种腹板固有频率差距越来越小;仿生腹板尖端位移、速度及加速度均小于原始腹板,仿生腹板在结构响应方面有较大优势,具有更好的抗共振性能。     

兆瓦级海上风力机叶片设计及模态分析

叶片是风力机的重要构件,对其合理设计十分重要。总结了叶片的设计流程,并选择合理的设计参数,设计出兆瓦级风力机的叶片;在三维绘图软件中建模;应用有限元法,选定叶片的材料参数,在有限元软件中对叶片进行模态分析,确定了叶片的各阶模态振型及各阶频率,并对比分析叶片各阶模态振型结果。结果表明,叶片的固有频率范围与外界的激励的频率范围不重合,因此避免了共振破坏的发生。     

100kW风力发电机叶片疲劳分析

结合有限元分析方法和叶片振动试验方法,利用最少的试验设备,检测出叶片危险部位的相应数据,以提高疲劳试验的可靠性。通过理论计算和数学建模相结合的方法,确定叶片阴阳两面最大变形位置,使试验条件更符合叶片的实际工况。分析试验结果显示,被测叶片达到了设计标准的要求。     

风力机叶片及塔架流固耦合分析

采用ANSYS Workbench软件,对国内某200 kW水平轴风力机流场进行数值模拟,计算出风力机叶片表面的压力分布和旋转域速度分布。通过对X方向不同截面总压、湍动能和涡粘性分布情况进行分析,得到了风力机下风向上述3个物理量的变化规律。将风力机流场的计算结果施加到固体计算中,进行风力机叶片和塔架整体的流固耦合模拟计算,分析得出风力机叶片、塔架应力和变形量的分布情况。最后进行模态分析,得到其前十阶振动频率和振型,为风力机安全运行和叶片的优化设计提供参考。