風(fēng)電機(jī)組復(fù)合材料導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)分析研究

【摘要】：在風(fēng)電機(jī)組各個(gè)零部件中，導(dǎo)流罩起著非常重要的作用。從結(jié)構(gòu)上講，導(dǎo)流罩是保護(hù)輪轂及相關(guān)零部件不受外界破壞的保護(hù)層；從功能上講，導(dǎo)流罩是保證風(fēng)電機(jī)組正常工作以及更高效率利用風(fēng)能的薄殼結(jié)構(gòu)，它對(duì)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性、風(fēng)電機(jī)組對(duì)風(fēng)能利用率以及葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能都有著十分重要的影響。其主體由以下幾部分組成：前擋板、導(dǎo)流罩主體、門洞，各板塊搭接處用角鋼聯(lián)接。導(dǎo)流罩主體上成120°對(duì)稱分布三個(gè)葉片安裝孔，孔上部端口起翻邊，根據(jù)導(dǎo)流罩規(guī)范，導(dǎo)流罩為各向異性的復(fù)合材料，可作為整板分析。 罩所承受的載荷比較復(fù)雜，通常會(huì)受到風(fēng)載荷、冰載荷、雪載荷以及活動(dòng)載荷的影響，這些載荷都具有不確定性，作用在導(dǎo)流罩上的載荷可能是其中的一種，也可能是以上幾種載荷的組合，對(duì)導(dǎo)流罩的強(qiáng)度及穩(wěn)定性造成一定的破壞。因此，對(duì)風(fēng)電機(jī)組復(fù)合材料導(dǎo)流罩進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析研究具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)如下： 第一章：以國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究及發(fā)展為背景，分析了復(fù)合材料在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，并提出論文研究的主要內(nèi)容和意義。 第二章：介紹了復(fù)合材料的相關(guān)特性，系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料力學(xué)相關(guān)理論，為復(fù)合材料導(dǎo)流罩的分析奠定理論基礎(chǔ)。 第三章：以某兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)流罩為分析對(duì)象，研究了導(dǎo)流罩在第三類風(fēng)區(qū)中的載荷情況，給出了風(fēng)載荷、靜載荷、活動(dòng)載荷、冰載荷、雪載荷等的計(jì)算方法，為后續(xù)工況設(shè)計(jì)及導(dǎo)流罩的強(qiáng)度分析提供了載荷數(shù)據(jù)。 第四章：研究了復(fù)合材料鋪層在軟件中的實(shí)現(xiàn)，綜合考慮導(dǎo)流罩幾何結(jié)構(gòu)和受載情況的復(fù)雜性，采用有限元數(shù)值分析的方法，對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)流罩的靜強(qiáng)度進(jìn)行了分析。 第五章：考慮到各向異性復(fù)合材料在三個(gè)主方向上強(qiáng)度的差異，在靜強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上，探討了復(fù)合材料失效的形式，總結(jié)了各向異性材料的強(qiáng)度理論，并采用Tsai-Wu失效準(zhǔn)則對(duì)導(dǎo)流罩進(jìn)行了失效分析。 第六章：研究穩(wěn)定性分析相關(guān)理論，確定穩(wěn)定性分析方法，建立導(dǎo)流罩內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型，在Ansys軟件中提交計(jì)算，提取出支撐架軸向力和彎矩等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)導(dǎo)流罩的面穩(wěn)定性和導(dǎo)流罩內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。 第七章：論文的研究結(jié)論和展望。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機(jī)組 有限元法 導(dǎo)流罩 強(qiáng)度分析 穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景9-10
• 1.2 復(fù)合材料在風(fēng)力機(jī)組應(yīng)用中的現(xiàn)狀及前景10-11
• 1.2.1 復(fù)合材料在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 復(fù)合材料在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用前景11
• 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義11-15
• 1.3.1 課題研究的內(nèi)容11-12
• 1.3.2 課題研究的意義12-15
• 2 復(fù)合材料性能及靜力問題理論分析15-31
• 2.1 復(fù)合材料的基本介紹15-18
• 2.1.1 復(fù)合材料的定義15
• 2.1.2 復(fù)合材料的分類15-16
• 2.1.3 復(fù)合材料的基本性能16-18
• 2.2 復(fù)合材料的力學(xué)特性18-29
• 2.2.1 各向異性彈性體的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系18-20
• 2.2.2 單層板復(fù)合材料彈性特性20-23
• 2.2.3 層合板的彈性特性23-27
• 2.2.4 層合圓柱殼理論方程27-29
• 2.3 復(fù)合材料的強(qiáng)度分析方法29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 導(dǎo)流罩載荷的計(jì)算31-37
• 3.1 風(fēng)載荷的計(jì)算方法31
• 3.2 導(dǎo)流罩的體形系數(shù)31-34
• 3.3 導(dǎo)流罩載荷計(jì)算34-36
• 3.3.1 風(fēng)載荷34-35
• 3.3.2 靜載荷35
• 3.3.3 活動(dòng)載荷35-36
• 3.3.4 冰雪載荷36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 復(fù)合材料導(dǎo)流罩有限元模型建立及強(qiáng)度分析37-57
• 4.1 有限元方法及 Patran/Nastran 軟件的介紹37-38
• 4.1.1 有限元法在復(fù)合材料分析中的應(yīng)用37-38
• 4.1.2 復(fù)合材料分析軟件介紹38
• 4.2 復(fù)合材料導(dǎo)流罩的的鋪層方法38-41
• 4.3 導(dǎo)流罩三維模型及有限元分析模型41-44
• 4.3.1 單位及坐標(biāo)系41-42
• 4.3.2 幾何模型42-43
• 4.3.3 有限元模型建立43-44
• 4.4 導(dǎo)流罩有限元模型鋪層設(shè)置及材料特性44-46
• 4.4.1 導(dǎo)流罩有限元模型鋪層44-45
• 4.4.2 材料特性45-46
• 4.5 工況的設(shè)置46-48
• 4.6 結(jié)果分析48-56
• 4.6.1 工況 wind_front48-49
• 4.6.2 工況 wind_left49-50
• 4.6.3 工況 wind_right50-51
• 4.6.4 工況 live_pressure51-52
• 4.6.5 工況 wind_front_1552-53
• 4.6.6 工況 wind_left_1553-54
• 4.6.7 工況 wind_right_1554-55
• 4.6.8 工況 max_wind_load55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 5 復(fù)合材料導(dǎo)流罩失效分析57-65
• 5.1 各向異性材料的強(qiáng)度理論58-60
• 5.2 失效分析算例60-61
• 5.3 導(dǎo)流罩失效分析有限元模型61-62
• 5.4 失效分析及結(jié)果62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 6 復(fù)合材料導(dǎo)流罩穩(wěn)定性分析65-81
• 6.1 導(dǎo)流罩曲面的穩(wěn)定性分析65-67
• 6.1.1 導(dǎo)流罩主要技術(shù)參數(shù)65
• 6.1.2 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值65-67
• 6.2 導(dǎo)流罩內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析67-79
• 6.2.1 導(dǎo)流罩內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析理論67-71
• 6.2.2 導(dǎo)流罩支撐結(jié)構(gòu)截面特性71-73
• 6.2.3 導(dǎo)流罩支撐架載荷計(jì)算73-79
• 6.2.4 導(dǎo)流罩支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性校核79
• 6.3 本章小結(jié)79-81
• 7 結(jié)論與展望81-83
• 7.1 結(jié)論81
• 7.2 展望81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 附錄89
• A. 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文89
• B. 攻讀碩士學(xué)位期間參與的課題研究89

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復(fù)合材料閉合薄壁梁的模態(tài)阻尼預(yù)測    滕祥萌

復(fù)合材料的多平面加強(qiáng)柱殼結(jié)構(gòu)研究    姜舜

功能性聚丙烯基納米復(fù)合材料的研究    于長榮