風(fēng)力機(jī)葉片的大型化使得其柔度增加,變形效應(yīng)顯著,同時(shí)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(shí)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(jī)正常運(yùn)行的風(fēng)速范圍。本文研究了大型風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片彎扭耦合效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理、彎扭耦合特性的描述方法,從解析解、實(shí)驗(yàn)解和數(shù)值解的角度研究了彎扭耦合特性,設(shè)計(jì)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(gè)方面闡述了大型風(fēng)力機(jī)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(diǎn)位移法,該方法定義了基于葉片等效梁模型節(jié)點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jì)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(jiǎng)??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(dòng)載荷作用于葉片上時(shí)，??將產(chǎn)生沿變獎(jiǎng)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(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，直到上世紀(jì)９０年代開始，??才逐漸引入到風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)，實(shí)現(xiàn)了葉片在彎曲變形的同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了葉片的彎扭禪合；文獻(xiàn)［４３］設(shè)??計(jì)了一個(gè)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(yàn)，證明??了掃掠葉片可Ｗ提高功率輸出。Ｓｃｏｔｔ?Ｌａｒｗｏｏｄ等人［４４’４５１設(shè)計(jì)Ｔ一個(gè)２８米長的后??掠葉片

個(gè)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(jī)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(jì)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)】：
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本文編號：3563093