【摘要】：葉片是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件。在過去的十年間,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展,總裝機(jī)容量大幅度攀升,風(fēng)力機(jī)功率不斷增大,如今1～2MW成為市場主流機(jī)型,3MW及5MW已投入運(yùn)行,風(fēng)力機(jī)葉輪尺寸從40米增加到120米。在風(fēng)力機(jī)預(yù)計(jì)壽命20年的時(shí)間內(nèi),循環(huán)超過108次。由于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣,葉片承受各種復(fù)雜載荷的共同作用,很容易發(fā)生破壞,而疲勞破壞是最主要的破壞形式。對(duì)其進(jìn)行疲勞分析具有重要意義,疲勞壽命評(píng)估是疲勞分析的最終目的。 本文首先對(duì)葉片復(fù)雜的載荷情況進(jìn)行了分析,詳細(xì)地總結(jié)了三種主要載荷的計(jì)算方法,運(yùn)用GH Bladed軟件中的動(dòng)態(tài)模擬功能,選取三維各項(xiàng)異性的vonKarman湍流風(fēng)模型,對(duì)正常運(yùn)行工況進(jìn)行了模擬,輸出了葉片疲勞載荷。又運(yùn)用FAST軟件針對(duì)同一風(fēng)力機(jī)葉片計(jì)算了疲勞載荷,二者分析結(jié)果基本相近。 本文應(yīng)用ANSYS的應(yīng)力分析功能,計(jì)算了葉片在各種載荷作用下的應(yīng)力大��；介紹了幾種常用的S-N曲線及估算條件疲勞極限的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并選取指數(shù)函數(shù)S-N曲線作為壽命評(píng)估的疲勞性能曲線。 最后,本文根據(jù)Weibull分布函數(shù)確定的風(fēng)速分布數(shù)據(jù),結(jié)合風(fēng)速分布百分?jǐn)?shù)與應(yīng)力循環(huán)百分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的假設(shè)條件確定的每種工作應(yīng)力對(duì)應(yīng)的循環(huán)百分比,以及選取的S-N曲線確定的每種應(yīng)力對(duì)應(yīng)的材料循環(huán)壽命,運(yùn)用Palmgren-Miner線性累積損傷法則對(duì)1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了壽命分析,預(yù)測(cè)壽命約23年,與設(shè)計(jì)壽命相近。 通過壽命計(jì)算實(shí)例分析表明,本文總結(jié)應(yīng)用的風(fēng)力機(jī)葉片疲勞壽命計(jì)算方法是一種可行的計(jì)算方法。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

圖1一2中國風(fēng)電機(jī)組新增和累計(jì)裝機(jī)容量圖在風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)方面，我國與國外有一定的差距。我國政府相關(guān)部門非常重視葉片的研發(fā)，把復(fù)合材料葉片列入攻關(guān)項(xiàng)目予以支持[2]。風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量不斷增加，SMw的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行，1.SMw，

口口累計(jì)計(jì)3艦 .666398888腸 5.111563.生生76任 222126不 1112554.了 了 5865.9991201966625805.333...新增 增7了.3___曰‘ 2---〕〕 98333196.888506月 月128了 .6663311.222615377713803.222一 一 一 一一 66.33333333333333333圖1一】世界風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)容量圖400003500030000250002000015000100005000O口累計(jì).新增圖1一2中國風(fēng)電機(jī)組新增和累計(jì)裝機(jī)容量圖在風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)方面，我國與國外有一定的差距。我國政府相關(guān)部門非常重視葉片的研發(fā)，把復(fù)合材料葉片列入攻關(guān)項(xiàng)目予以支持[2]。風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量不斷增加，SMw的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行， 1.SMw，ZMW的風(fēng)電機(jī)組己成為市場主力機(jī)型。目前國內(nèi)眾多風(fēng)電場投入使用的風(fēng)力機(jī)產(chǎn)品，以月一麥(67%)、德國(21%)、美國(11%)為主，國產(chǎn)設(shè)備僅占約1%份額。此狀況表明

和應(yīng)變的基本原理。1.1.5循環(huán)應(yīng)力和循環(huán)應(yīng)變的基本原理在靜止條件下一件材料受外部載荷作用后，將處于平衡狀態(tài)。然而，如果材料在結(jié)構(gòu)中一直保持連續(xù)，那么，就會(huì)引起用來保持平衡的內(nèi)力以抵抗外部載荷。這些內(nèi)力的集度稱為應(yīng)力，用單位面積的力來表示。應(yīng)力的重要性在于描途不同尺寸的兩個(gè)構(gòu)件是對(duì)于特定外載荷值的影響是如何相應(yīng)的。應(yīng)變是用來描述內(nèi)力或外力所產(chǎn)生的形變的無量綱度量[5]。最簡單的加載情況是周期地、均勻地、重復(fù)地施加的載荷。加載函數(shù)可以是力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變，最常用的是應(yīng)力和應(yīng)變。為了對(duì)材料性能做出簡單的描述，循環(huán)加載時(shí)，常�？刂破渲幸粋�(gè)量，使其峰值保持不變，而使另一個(gè)量按照材料特性變化。當(dāng)材料在彈性范圍內(nèi)承受循環(huán)載荷時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變彼此

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本文編號(hào)：2786266