風(fēng)能是可再生能源。葉片為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要部件之一,受人為和制造工藝技術(shù)等因素影響,葉片容易帶有纖維斷裂、分層、氣孔、微裂紋等原生缺陷。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片服役過(guò)程中,原生缺陷不斷長(zhǎng)大和串接,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片宏觀力學(xué)性能劣化,甚至導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞斷裂,使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。因此對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)原生缺陷葉片的疲勞損傷演化研究是至關(guān)重要的,有利于提前預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片故障,保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全性和使用性,減少巨大的經(jīng)濟(jì)損失。風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片疲勞損傷演化過(guò)程是一種不可逆的熱力學(xué)非線性過(guò)程,結(jié)合材料學(xué)、疲勞學(xué)、熱力學(xué)及先進(jìn)的紅外熱像檢測(cè)技術(shù),橫跨微觀、細(xì)觀、宏觀的不同尺度層次,研究多種原生缺陷風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的疲勞損傷機(jī)制,為實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的在線、實(shí)時(shí)的健康監(jiān)測(cè)提供理論支撐,本文從試驗(yàn)、理論方面對(duì)原生缺陷葉片的疲勞損傷過(guò)程分析研究。利用紅外熱像儀研究分層、氣孔缺陷對(duì)葉片疲勞損傷的影響,通過(guò)監(jiān)測(cè)疲勞過(guò)程中分層、氣孔缺陷葉片試件表面溫度和紅外熱像序圖變化,發(fā)現(xiàn)缺陷對(duì)葉片疲勞損傷與缺陷深度、缺陷類型有關(guān)。分層和氣孔缺陷對(duì)葉片疲勞損傷程度隨疲勞時(shí)間逐漸增加,表面溫度逐漸升高。相同缺陷類... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

001-2017年世界風(fēng)電總裝機(jī)容量圖

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.2十三五規(guī)劃預(yù)測(cè)中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電累計(jì)產(chǎn)量圖Fig.1.2ForecastofChina"swindpoweraccumulationin13thfive-yearplan葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為關(guān)鍵的部件之一，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)能量捕獲機(jī)構(gòu)[1]。目前，葉片主要采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GlassFiber-reinforcedPlastic，簡(jiǎn)稱GFRP)或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CarbonFibre-reinforcedPolymer，簡(jiǎn)稱CFRP)制成。復(fù)合材料主要優(yōu)點(diǎn)為比強(qiáng)度、比剛度都比金屬材料大，但重量卻比金屬材料輕，也被廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)工業(yè)、船舶、建筑等領(lǐng)域[2]。但是葉片價(jià)格昂貴，它的制造成本約為風(fēng)力發(fā)電機(jī)總成本的15-20%[3]。隨著世界風(fēng)電發(fā)展要求單機(jī)容量越來(lái)越大，導(dǎo)致葉片也越來(lái)越長(zhǎng)。5MW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)達(dá)50m以上，7-10KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)達(dá)60m以上。葉片在服役運(yùn)行過(guò)程中，不僅受到施加外力復(fù)雜載荷，還會(huì)受到雷電、暴雨、颶風(fēng)等惡劣環(huán)境影響，最終導(dǎo)致葉片疲勞斷裂失效。根據(jù)英國(guó)凱斯內(nèi)斯風(fēng)電場(chǎng)信息論壇的統(tǒng)計(jì)，2000年因葉片斷裂導(dǎo)致的事故有4起，2011年19起，2012年28起。由于葉片斷裂事故約占整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組事故的30%，說(shuō)明葉片疲勞斷裂是不可忽視的科研課題。圖1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片斷裂圖Fig.1.3Windturbinebladefracturediagram

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.2十三五規(guī)劃預(yù)測(cè)中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電累計(jì)產(chǎn)量圖Fig.1.2ForecastofChina"swindpoweraccumulationin13thfive-yearplan葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為關(guān)鍵的部件之一，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)能量捕獲機(jī)構(gòu)[1]。目前，葉片主要采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GlassFiber-reinforcedPlastic，簡(jiǎn)稱GFRP)或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CarbonFibre-reinforcedPolymer，簡(jiǎn)稱CFRP)制成。復(fù)合材料主要優(yōu)點(diǎn)為比強(qiáng)度、比剛度都比金屬材料大，但重量卻比金屬材料輕，也被廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)工業(yè)、船舶、建筑等領(lǐng)域[2]。但是葉片價(jià)格昂貴，它的制造成本約為風(fēng)力發(fā)電機(jī)總成本的15-20%[3]。隨著世界風(fēng)電發(fā)展要求單機(jī)容量越來(lái)越大，導(dǎo)致葉片也越來(lái)越長(zhǎng)。5MW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)達(dá)50m以上，7-10KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)達(dá)60m以上。葉片在服役運(yùn)行過(guò)程中，不僅受到施加外力復(fù)雜載荷，還會(huì)受到雷電、暴雨、颶風(fēng)等惡劣環(huán)境影響，最終導(dǎo)致葉片疲勞斷裂失效。根據(jù)英國(guó)凱斯內(nèi)斯風(fēng)電場(chǎng)信息論壇的統(tǒng)計(jì)，2000年因葉片斷裂導(dǎo)致的事故有4起，2011年19起，2012年28起。由于葉片斷裂事故約占整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組事故的30%，說(shuō)明葉片疲勞斷裂是不可忽視的科研課題。圖1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片斷裂圖Fig.1.3Windturbinebladefracturediagram

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3100419