風(fēng)力機葉片的大型化使得其柔度增加,變形效應(yīng)顯著,同時使得其質(zhì)量增加,葉片承受的載荷增大。彎扭耦合葉片在風(fēng)載荷的作用下,發(fā)生彎曲變形的同時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形,可用于降低葉片承受的沖擊載荷,拓寬風(fēng)力機正常運行的風(fēng)速范圍。本文研究了大型風(fēng)力機復(fù)合材料葉片彎扭耦合效應(yīng)的產(chǎn)生機理、彎扭耦合特性的描述方法,從解析解、實驗解和數(shù)值解的角度研究了彎扭耦合特性,設(shè)計了5MW彎扭耦合葉片。論文的主要研究內(nèi)容及成果如下：（1）從材料耦合和結(jié)構(gòu)耦合兩個方面闡述了大型風(fēng)力機復(fù)合材料葉片的彎扭耦合效應(yīng)。提出了描述葉片彎扭耦合特性的節(jié)點位移法,該方法定義了基于葉片等效梁模型節(jié)點位移的彎扭耦合向量和等效彎扭耦合系數(shù),從變形的角度將彎扭耦合特性視為葉片的整體屬性,將結(jié)構(gòu)耦合和材料耦合均考慮在內(nèi)。對彎扭耦合效應(yīng)的產(chǎn)生機理及彎扭耦合特性描述方法的研究為葉片彎扭耦合特性分析奠定了基礎(chǔ)。（2）將風(fēng)力機葉片簡化為復(fù)合材料層合板梁,基于經(jīng)典層合板理論,推導(dǎo)了彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的計算公式,從材料耦合角度解釋了層合板梁的彎扭耦合現(xiàn)象；推導(dǎo)了在集中力作用下,懸臂復(fù)合材料層合板梁彎扭耦合向量和等效彎扭耦合系數(shù)的解析表達(dá)式；研究了材料耦合、結(jié)構(gòu)耦合中... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１典型葉片主梁結(jié)構(gòu)??

Ｆｉｇ．?１－２?Ｂｅｎｄ－ｔｗｉｓｔ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｂｌａｄｅ??圖ｌ－２ａ）中，通過將葉片翼型上下面的纖維布鋪層角度作偏軸鏡像對稱布置，??使得葉片具有彎扭賴合特性。圖１－化）中，將葉片外形軸線制作成逐漸偏離變獎??軸線的彎曲型式，且指向與旋轉(zhuǎn)方向相反，當(dāng)揮舞方向氣動載荷作用于葉片上時，??將產(chǎn)生沿變獎軸線的扭矩，使得葉片發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，從而具有彎扭稱合特性。??彈性裁剪已被廣泛地應(yīng)用于飛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，直到上世紀(jì)９０年代開始，??才逐漸引入到風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。Ｋａｒａｏｌｉｓ等通過對小型葉片玻璃鋼??復(fù)合材料的對稱鏡像疊層設(shè)計，實現(xiàn)了葉片在彎曲變形的同時伴隨著扭轉(zhuǎn)變形，??完成了對輸出能量的控制。??掃掠葉片的研究起步較晚，美國Ｓａｎｄｉａ國家實驗室做了一系列相關(guān)研究。文??獻(xiàn)口３］提出了使用碳纖維梁帽的掃掠葉片，實現(xiàn)了葉片的彎扭禪合；文獻(xiàn)［４３］設(shè)??計了一個２７米長的ＳＴＡＲ掃掠葉片，并與２４米原型葉片進(jìn)行了對比試驗，證明??了掃掠葉片可Ｗ提高功率輸出。Ｓｃｏｔｔ?Ｌａｒｗｏｏｄ等人［４４’４５１設(shè)計Ｔ一個２８米長的后??掠葉片

個層次對葉片彎扭賴合特性進(jìn)行深入研究，最后給出了彎扭耕合特性在大型風(fēng)力??機葉片中的應(yīng)用。??本文研究的技術(shù)路線如圖１－３所示。根據(jù)設(shè)計的技術(shù)路線，本論文的研究內(nèi)??容主要包括Ｗ下幾部分：??（１）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全復(fù)合材料主承力梁結(jié)構(gòu)研制與分析驗證[J]. 崔深山,萬爽,張濤,仝凌云,房冬青.  宇航材料工藝. 2016(01)
[2]淺談?wù)婵展嘧⒐に嚦尚蜅l件及常見缺陷修復(fù)[J]. 沈葛,孫洲.  天津科技. 2014(06)
[3]真空灌注低成本成型工藝及其應(yīng)用研究[J]. 羅鵬,高蘭寧,李賢德,戴芳芳.  玻璃纖維. 2014(01)
[4]5MW風(fēng)力機葉片彎扭耦合特性分析[J]. 趙鶴翔,安利強,周邢銀,王璋奇.  華北電力大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(04)
[5]風(fēng)力機葉片截面彎曲剛度有限元分析方法[J]. 靳交通,潘利劍,彭超義,曾竟成.  太陽能學(xué)報. 2013(02)
[6]多能高效的測試新軍——攝像測量的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 尚洋,于起峰.  中國測試. 2013(01)
[7]風(fēng)電葉片用真空灌注型環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料性能研究[J]. 李艷菲,李敏,顧軼卓,張佐光.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2012(04)
[8]大型風(fēng)力發(fā)電葉片變形的攝像測量方法研究[J]. 苑云,張小虎,朱肇昆,孫祥一,尚洋.  計算機應(yīng)用. 2012(S1)
[9]智能夾層風(fēng)力機葉片振動主動控制研究[J]. 喬印虎,韓江,劉春輝,陳杰平.  太陽能學(xué)報. 2012(02)
[10]基于彎扭耦合的自適應(yīng)風(fēng)力機葉片設(shè)計[J]. 劉旺玉,龔佳興,劉希鳳,張鑫.  太陽能學(xué)報. 2011(07)

博士論文
[1]彩色數(shù)字全息系統(tǒng)及其材料檢測應(yīng)用研究[D]. 樓宇麗.昆明理工大學(xué) 2013
[2]數(shù)字全息在實時動態(tài)測量和信息隱藏中的應(yīng)用研究[D]. 朱竹青.南京師范大學(xué) 2013
[3]彩色數(shù)字全息及其在材料變形檢測中的應(yīng)用研究[D]. 桂進(jìn)斌.昆明理工大學(xué) 2013
[4]大型風(fēng)機葉片氣動性能計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D]. 李軍向.武漢理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于機器視覺的面內(nèi)轉(zhuǎn)角測量方法的研究[D]. 紀(jì)賢瑞.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]節(jié)能彩鋼型材變形性能研究[D]. 王雪力.重慶大學(xué) 2014
[3]數(shù)字采樣云紋法及其應(yīng)用[D]. 王竹林.大連理工大學(xué) 2013
[4]直升機槳葉變形攝像測量技術(shù)研究[D]. 劉榮明.南京航空航天大學(xué) 2012
[5]基于影子云紋法的封裝基板翹曲測量系統(tǒng)研究[D]. 宋劭.華中科技大學(xué) 2012
[6]基于彎扭耦合的仿生自適應(yīng)風(fēng)力機葉片的設(shè)計與評估[D]. 龔佳興.華南理工大學(xué) 2010
[7]直升機復(fù)合材料槳葉剖面特性研究[D]. 王春莉.南京航空航天大學(xué) 2002



本文編號：3563093