复合材料风力机叶片的动力学特性研究

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1、万方数据工学硕士学位论文复合材料风力机叶片的动力学特性研究河北工程大学2014年10月万方数据分类号：至K墨兰UDC：工学硕士学位论文密级：公珏单位代码：!QQ2鱼复合材料风力机叶片的动力学特性研究作者姓名：王青青指导教师：李秋生教授企业导师：李玉岭申请学位级别：工学硕士专业领域：机械工程所在单位：机电工程学院授予学位单位：河北工程大学2014年lO月万方数据ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheDegreeofMasterofEngineeringTheDynamicChar

2、acteristicofCompositeWindTurbineBladesCandidateSupervisorPluralisticSupervisorAcademicDegreeAppliedforSpecialtyCollege／Department：WangQingqing：Prof．LiQitisheng：LiYuling：MasterofEngineering：MechanicalDesignandTheory：CollegeofMechanicalandElectricalEngineeringHebeiUniversityofEngin

3、eeringOctober,2014万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑兰垦墨堡太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：互尚南签字日期：加陟年J≯月弓汐日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑宴垦王堡盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权塑

4、兰垦壬堡盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：互南南签字日期：矽胁年f2，月弓口日导师签名：毋衫茅签字日期：上口，9年／二月弓侈日万方数据摘要风电技术十分复杂，风轮是风力发电机的主要装置，它由叶片、轮毂等构成。由于叶片是风力发电机接受风能的零件，所以叶片的扭转、翼型的各种参数及叶片结构都直接影响叶片的气动性能，进而影响风轮的功率输出。叶片的结构、材料和工艺直接影响风

5、机结构的强度、疲劳、振动及制造成本等。因此，设计良好的叶片应该具有较好的空气动力学性能、有效的结构和制造工艺，以保证风力发电机组稳定运行并具有高的功率输出。振动是工程结构中经常遇到的现象，风力机也常受到振动的困扰，其中因为叶片共振而发生叶片断裂的现象是风力机最严重的失效形式之一。本论文以大型复合材料风力机叶片为研究对象，以NPS．100的风力机叶片作为实例，重点研究的是叶片的动态特性，防止叶片发生共振。首先阐述了风力机的气动特性、复合材料的结构特点以及力学特性，并对风力机叶片气动外形和复合材料的铺层结构进行设计计算。其次，运用大型通用软件ANSYS直接建

6、立风力机叶片复杂的几何模型和有限元模型，并在SHELL99单元设置复合材料的铺层角度、铺层顺序、铺层数等。最后，进行叶片动态特性的分析，得出叶片的振型对比图、位移图以及叶片的固有频率，并对得到的结果进行对比分析给出结论。为避免叶片共振现象的发生和进一步大型复合材料的风力机叶片的优化设计奠定了基础。关键词：复合材料；风力机叶片；ANSYS；动力学特性万方数据AbstractWindpowertechnologyiscomplex．Thewindwheelisanimportantcomponentofwindturbinesincludingbladesa

7、ndwheels．Thebladesmainfunctionistoacceptthewindenergy．Theaerodynamicperformanceofthebladeisdirectlyaffectedbythetwistangleofthebladeandtheairfoilparameters．FurtherCallalsoaffecttheoutputpoweroftherotor．Besides，thestrengthofthebladestructure，fatigue，vibrationandcostsaredirectlyaff

8、ectedbladestructure，materialsandprocesse