隨著風力機葉片向著大型化、輕量化和綠色化的方向發(fā)展,要求提高葉片材料的性能來增加強度和減輕重量。熱塑性復合材料具有密度小的特點,是制造輕量、高強風力機葉片的首選材料。目前,采用填埋或燃燒等處理廢棄葉片的方式會破壞環(huán)境,最優(yōu)的解決辦法是使用可循環(huán)利用的熱塑性復合材料。為適應風電市場的發(fā)展,有必要開展熱塑性復合材料風力機葉片的性能研究。本文篩選出符合纖維與基體界面低黏浸潤要求的熱塑性復合材料CF/PEEK,確定該材料最佳纖維體積比為30%。提出了宏觀與細觀相聯(lián)系的高精度節(jié)點插值本構模型,對該模型的連續(xù)性、收斂性和周期性進行了評價,計算精度和收斂速度都滿足應用要求�；诟呔裙�(jié)點插值本構模型計算了CF/PEEK材料的表觀彈性模量,并通過實驗和有限元模擬驗證了計算結果。建立了CF/PEEK材料的三維等效體積單元模型,通過有限元計算,得到了材料二軸向布和三軸向布的性能參數(shù)。對風力機葉片進行鋪層模擬,研究發(fā)現(xiàn),相同鋪層方法下,CF/PEEK葉片比GFRP葉片更能滿足輕量化的設計要求。利用流固耦合壓力分析結果模擬葉片的實際分布力進行加載,對比多點約束加載方式,分布力加載方式更能表觀出葉片的真實受力特...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結
第二章 熱塑性葉片復合材料的篩選與性能分析
    2.1 熱塑性復合材料的篩選
        2.1.1 熱塑性復合材料增強體的篩選
        2.1.2 熱塑性復合材料基體的篩選
    2.2 熱塑性復合材料CF/PEEK主要性能分析
        2.2.1 纖維增強復合材料界面特性與增強機理
        2.2.2 最佳纖維體積比的確定
    2.3 本章小結
第三章 高精度節(jié)點插值宏細觀統(tǒng)一本構模型
    3.1 宏細觀本構模型建立流程
    3.2 HPNICM模型的建立
    3.3 宏觀本構關系
    3.4 HPNICM模型計算精度評價
        3.4.1 HPNICM模型連續(xù)性評價
        3.4.2 HPNICM模型收斂性評價
        3.4.3 HPNICM模型周期性評價
    3.5 HPNICM模型應用
    3.6 本章小結
第四章 熱塑性復合材料風力機葉片建模與鋪層設計
    4.1 復合材料力學基礎理論
    4.2 風力機葉片有限元模型建立
        4.2.1 葉片基本參數(shù)
        4.2.2 葉片結構形式
    4.3 風力機葉片鋪層設計
        4.3.1 鋪層設計準則
        4.3.2 總體鋪層設計
    4.4 本章小結
第五章 熱塑性復合材料風力機葉片性能分析
    5.1 風力機基礎理論
        5.1.1 翼型理論基礎
        5.1.2 載荷類型與加載方式
    5.2 葉片流固耦合分析
        5.2.1 流固耦合結果分析
        5.2.2 加載方式對比
    5.3 熱塑性材料與熱固性材料性能對比
        5.3.1 剛度和極限強度性能分析
        5.3.2 動力特性分析
        5.3.3 穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
附錄A 二維單胞平均應力Python腳本程序
附錄B 三維單胞平均應力Python腳本程序
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及取得的科研成果



本文編號：3789016