葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一,在很大程度上決定了風力發(fā)電機組的性能和壽命。隨著我國風電機組運行時間的增加,在設計初期的一些缺陷也隨之暴露出來,很多風機由于振動或疲勞而損壞。本文以水平軸風力機葉片為主要研究對象,想要找出一條適用于分析風力機葉片結構動力學及疲勞壽命的分析方法,為風力機組葉片的設計提供依據(jù)。本文首先對疲勞分析的基礎理論和風力機葉片的載荷計算進行了簡單的介紹,分析了疲勞的類型及壽命的估算方法,并結合風力機的受力情況,確定了風力機葉片疲勞分析的方法。對于風力機耦合系統(tǒng)的動態(tài)響應計算,是基于動量-葉素理論和廣義坐標系下的拉格朗日方程,利用模態(tài)分析法建立了風輪／機艙／塔架耦合系統(tǒng)的運動方程,并使用Fortran語言編制成的仿真程序,分別對風力機葉片的固有特性和風力機耦合系統(tǒng)的動態(tài)響應進行了計算分析；對于模態(tài)的分析,采用了迭代法取代了文獻中的矩陣法,并將兩種方法進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)迭代法可以取得更好的數(shù)值計算精度。對于Tjareborg風力機的計算,利用GH開發(fā)的Bladed軟件進行了分析計算,得到葉片根部的揮舞、擺陣和扭轉的彎矩,并根據(jù)根部的受力情況計算出根部的等效應力值,最后... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 風能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
    1.3 風力機結構動力特性分析發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究動態(tài)
        1.3.2 國內(nèi)研究動態(tài)
    1.4 風力機葉片復合材料發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
    1.5 風力機葉片中的疲勞問題及研究現(xiàn)狀
    1.6 主要研究內(nèi)容及方法
第2章 疲勞分析基礎理論
    2.1 引言
    2.2 一般的疲勞分析術語
    2.3 疲勞的類型
    2.4 疲勞壽命估算方法的確定
    2.5 材料的疲勞性能介紹
        2.5.1 S-N曲線
        2.5.2 疲勞極限及疲勞極限圖
    2.6 疲勞累計損傷理論
        2.6.1 線性疲勞累計損傷理論
        2.6.2 非線性疲勞累計損傷理論
    2.7 本章小結
第3章 風力機葉片載荷分析
    3.1 葉片氣動載荷分析及設計理論基礎
    3.2 重力引載荷
    3.3 慣性離心力載荷
    3.4 合成載荷計算
    3.5 疲勞載荷譜分析及處理
        3.5.1 雨流計數(shù)法原理
        3.5.2 雨流計數(shù)法物理模型及計數(shù)條件
        3.5.3 載荷譜分析
    3.6 風速分布模型
    3.7 本章小結
第4章 風力機葉片動態(tài)響應特性分析
    4.1 模態(tài)法及模態(tài)分析
    4.2 運動方程的建立及求解
    4.3 動態(tài)響應算例分析
        4.3.1 模型介紹
        4.3.2 全攻角翼型數(shù)據(jù)的擴展
        4.3.3 動態(tài)響應:中低風速
        4.3.4 動態(tài)響應:額定風速
        4.3.5 小結
    4.4 本章小結
第5章 風力機葉片疲勞分析
    5.1 葉片復合材料疲勞特性及疲勞分析準則
    5.2 模型介紹
    5.3 載荷計算
    5.4 葉片疲勞特性分析
    5.5 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀碩士學位期間參加的科研工作
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力機疲勞問題分析[J]. 張崢,陳欣.  華北水利水電學院學報. 2008(03)
[2]復合材料與風機葉片[J]. 陳紹杰.  高科技纖維與應用. 2007(03)
[3]失速型風力發(fā)電機系統(tǒng)振動仿真分析[J]. 何婧,何玉林,金鑫,劉樺.  重慶大學學報(自然科學版). 2007(05)
[4]風力發(fā)電復合材料葉片的現(xiàn)狀與未來[J]. 張曉明.  纖維復合材料. 2006(02)
[5]復合材料在風力發(fā)電上的應用發(fā)展[J]. 馬振基,林育鋒.  高科技纖維與應用. 2005(04)
[6]風力機葉片載荷譜及疲勞壽命分析[J]. 李德源,葉枝全,陳嚴,包能勝.  工程力學. 2004(06)
[7]風力機玻璃鋼葉片疲勞壽命分析[J]. 李德源,葉枝全,陳嚴,包能勝.  太陽能學報. 2004(05)
[8]風力發(fā)電機耦合轉子/機艙/塔架的氣彈響應[J]. 王介龍,陳彥,薛克宗.  清華大學學報(自然科學版). 2002(02)
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碩士論文
[1]水平軸風力機結構動力學研究[D]. 尹景勛.華北電力大學（北京） 2009
[2]風電葉片載荷分析與結構初步設計[D]. 宗多.華北電力大學（北京） 2009
[3]水平軸風力機葉片多目標優(yōu)化設計及結構動力學分析[D]. 韓新月.汕頭大學 2008
[4]風力機槳葉動力學特性研究[D]. 常明飛.沈陽工業(yè)大學 2006
[5]風力機旋轉葉片動力特性及響應分析[D]. 信偉平.汕頭大學 2005
[6]風力發(fā)電機組機械零部件抗疲勞設計方法的研究[D]. 岳勇.新疆農(nóng)業(yè)大學 2005
[7]基于有限元法的塔式起重機鋼結構疲勞壽命研究[D]. 王進.重慶大學 2005



本文編號：3196593