水平軸風(fēng)力機(jī)葉片疲勞壽命預(yù)測(cè)分析

1.4萬(wàn)字 44頁(yè) 原創(chuàng)作品，通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，利用風(fēng)能發(fā)電是目前利用可再生能源技術(shù)中最成熟、開(kāi)發(fā)條件最具有規(guī)模化和商業(yè)化的發(fā)電方式之一。風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的核心部件，而風(fēng)力機(jī)葉片又是風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的疲勞壽命分析對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的提高具有重大意義。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片主要失效原因之一是疲勞破壞。疲勞破壞是指結(jié)構(gòu)部件受循環(huán)荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的破壞。運(yùn)行中風(fēng)力機(jī)葉片要承多復(fù)雜的循環(huán)載荷，因此葉片需要足夠的疲勞強(qiáng)度，才能保證在一定的使用期限不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，所以葉片的疲勞壽命預(yù)測(cè)對(duì)于保證葉片的安全十分重要。本文研究了大型風(fēng)力機(jī)葉片疲勞壽命的工程估算方法，所得葉片壽命大于20年，符合要求。
文中首先介紹運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片承受荷載狀況，分析了引起風(fēng)力機(jī)葉片疲勞破壞的三種主要循環(huán)載荷（氣動(dòng)載荷、重力載荷、慣性力載荷）以及荷載的計(jì)算方法。然后介紹了本文所使用的葉片疲勞分析的相關(guān)理論其中有疲勞累積損傷理論、雨流法、S-N曲線等。最后使用ANSYS建立了風(fēng)力機(jī)葉片的三維模型，采用點(diǎn)生成線，線生成面，再根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)由多種不同材料鋪層而成的特性，選用SHELL99單元對(duì)葉片主梁、前后緣、腹板等各個(gè)部分進(jìn)行鋪層設(shè)置，對(duì)整個(gè)模型完成了網(wǎng)格劃分，得到葉片的三維有限元模型。
葉片疲勞的分析，首先通過(guò)強(qiáng)度進(jìn)行分析確定確葉片的危險(xiǎn)部位。然后在ANSYS的通用后處理器疲勞分析模塊中，設(shè)置葉片的s-n參數(shù)，在危險(xiǎn)部位施加循環(huán)荷載應(yīng)力，并根據(jù)廠家提供的風(fēng)速分布規(guī)律及疲勞計(jì)算相關(guān)理論，估算出葉片的疲勞壽命。


關(guān)鍵詞：風(fēng)力機(jī)，葉片，ANSYS，有限元，疲勞壽命