風能是可再生能源。葉片為大型風力發(fā)電機的重要部件之一,受人為和制造工藝技術等因素影響,葉片容易帶有纖維斷裂、分層、氣孔、微裂紋等原生缺陷。在風力發(fā)電機葉片服役過程中,原生缺陷不斷長大和串接,導致風力發(fā)電機葉片宏觀力學性能劣化,甚至導致風力發(fā)電機葉片疲勞斷裂,使整個風力發(fā)電機組無法正常運行。因此對大型風力發(fā)電機原生缺陷葉片的疲勞損傷演化研究是至關重要的,有利于提前預測風力發(fā)電機葉片故障,保證風力發(fā)電機的安全性和使用性,減少巨大的經(jīng)濟損失。風力發(fā)電機葉片疲勞損傷演化過程是一種不可逆的熱力學非線性過程,結合材料學、疲勞學、熱力學及先進的紅外熱像檢測技術,橫跨微觀、細觀、宏觀的不同尺度層次,研究多種原生缺陷風力發(fā)電機葉片的疲勞損傷機制,為實現(xiàn)風力發(fā)電機葉片的在線、實時的健康監(jiān)測提供理論支撐,本文從試驗、理論方面對原生缺陷葉片的疲勞損傷過程分析研究。利用紅外熱像儀研究分層、氣孔缺陷對葉片疲勞損傷的影響,通過監(jiān)測疲勞過程中分層、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)缺陷對葉片疲勞損傷與缺陷深度、缺陷類型有關。分層和氣孔缺陷對葉片疲勞損傷程度隨疲勞時間逐漸增加,表面溫度逐漸升高。相同缺陷類... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

001-2017年世界風電總裝機容量圖

沈陽工業(yè)大學博士學位論文2圖1.2十三五規(guī)劃預測中國的風力發(fā)電累計產量圖Fig.1.2ForecastofChina"swindpoweraccumulationin13thfive-yearplan葉片是風力發(fā)電機最為關鍵的部件之一，也是風力發(fā)電機能量捕獲機構[1]。目前，葉片主要采用玻璃纖維增強復合材料(GlassFiber-reinforcedPlastic，簡稱GFRP)或碳纖維增強復合材料(CarbonFibre-reinforcedPolymer，簡稱CFRP)制成。復合材料主要優(yōu)點為比強度、比剛度都比金屬材料大，但重量卻比金屬材料輕，也被廣泛應用在航空航天、汽車工業(yè)、船舶、建筑等領域[2]。但是葉片價格昂貴，它的制造成本約為風力發(fā)電機總成本的15-20%[3]。隨著世界風電發(fā)展要求單機容量越來越大，導致葉片也越來越長。5MW以上的風力發(fā)電機葉片長達50m以上，7-10KW風力發(fā)電機葉片長達60m以上。葉片在服役運行過程中，不僅受到施加外力復雜載荷，還會受到雷電、暴雨、颶風等惡劣環(huán)境影響，最終導致葉片疲勞斷裂失效。根據(jù)英國凱斯內斯風電場信息論壇的統(tǒng)計，2000年因葉片斷裂導致的事故有4起，2011年19起，2012年28起。由于葉片斷裂事故約占整個風力發(fā)電機組事故的30%，說明葉片疲勞斷裂是不可忽視的科研課題。圖1.3風力發(fā)電機葉片斷裂圖Fig.1.3Windturbinebladefracturediagram

沈陽工業(yè)大學博士學位論文2圖1.2十三五規(guī)劃預測中國的風力發(fā)電累計產量圖Fig.1.2ForecastofChina"swindpoweraccumulationin13thfive-yearplan葉片是風力發(fā)電機最為關鍵的部件之一，也是風力發(fā)電機能量捕獲機構[1]。目前，葉片主要采用玻璃纖維增強復合材料(GlassFiber-reinforcedPlastic，簡稱GFRP)或碳纖維增強復合材料(CarbonFibre-reinforcedPolymer，簡稱CFRP)制成。復合材料主要優(yōu)點為比強度、比剛度都比金屬材料大，但重量卻比金屬材料輕，也被廣泛應用在航空航天、汽車工業(yè)、船舶、建筑等領域[2]。但是葉片價格昂貴，它的制造成本約為風力發(fā)電機總成本的15-20%[3]。隨著世界風電發(fā)展要求單機容量越來越大，導致葉片也越來越長。5MW以上的風力發(fā)電機葉片長達50m以上，7-10KW風力發(fā)電機葉片長達60m以上。葉片在服役運行過程中，不僅受到施加外力復雜載荷，還會受到雷電、暴雨、颶風等惡劣環(huán)境影響，最終導致葉片疲勞斷裂失效。根據(jù)英國凱斯內斯風電場信息論壇的統(tǒng)計，2000年因葉片斷裂導致的事故有4起，2011年19起，2012年28起。由于葉片斷裂事故約占整個風力發(fā)電機組事故的30%，說明葉片疲勞斷裂是不可忽視的科研課題。圖1.3風力發(fā)電機葉片斷裂圖Fig.1.3Windturbinebladefracturediagram

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3100419