基于复合材料铺层的兆瓦级风力机叶片结构性能分析

作     者：孙瑞 李春 陈文朴 SUN Rui;LI Chun;CHEN Wenpu

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 

出 版 物：《材料科学与工程学报》 (Journal of Materials Science and Engineering)

年 卷 期：2019年第37卷第2期

页      面：257-261,303页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51676131 51176129) 

主　　题：复合材料 风力机叶片 模态 屈曲 流固耦合 

摘      要：采用参数化建模,建立多种复合材料叶片三维有限元壳体模型,并对叶片进行模态分析。进一步采用流固耦合方法,实现叶片表面气动载荷加载,对额定工况下的叶片进行屈曲分析。以初步设计的5MW风力机叶片为例,研究结果表明:复合材料具有明显的各向异性;铺层纤维角度影响叶片整体固有频率,合理的铺层结构可使叶片低阶固有频率远离激振频率,防止叶片发生共振破坏;复合材料铺层叶片在额定工况下不会发生整体屈曲破坏,但因复合材料抗拉抗压性能不同,在压缩载荷作用下叶片背风面几何突变区出现局部屈曲,在叶片设计制造时应该充分加以考虑,以防止局部屈曲破坏。