新型5mw風(fēng)電機(jī)組葉片模型的三維建模與強(qiáng)度分析畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 28396 1082 237+46 7 660 67+30 8 39+22 9 305 + 由上表知模型個(gè)截面的三相載荷，從而在ansys中對(duì)模型施加載荷，先將坐標(biāo)系移至某一截面命令為WorkPlane—Offset WP To—xyzLocations +，移至截面后在加載，ansys加載的GUI命令為“Solution—Define Loads—Apply—Structural—Force/Moment—On Nodes”選中相關(guān)區(qū)域，輸入載荷。如圖36所示：圖36 截面施加載荷重復(fù)上述過(guò)程，將個(gè)截面載荷分別加載即可。然后進(jìn)行求解。GUI命令為“Soiution—Slove—Current LS”。Ansys開(kāi)始運(yùn)行就算，當(dāng)提示“Solution is done”表示計(jì)算以完成。本工況考慮了氣動(dòng)力的升力和阻力載荷、重力載荷和慣性力載荷。其各個(gè)方向的應(yīng)力圖、位移圖、應(yīng)變圖分別如圖示圖37 總的位移圖圖38 X方向位移圖圖39 X方向應(yīng)力圖圖310 X方向應(yīng)變圖X方向的位移圖如圖 38 所示。從圖中可以看出，工況下X方向的最大位移發(fā)生在葉尖處，其值為，最小位移發(fā)生在葉根處，其值為X方向應(yīng)力圖如圖39所示。 從圖上可以看出，X方向的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力發(fā)生在距葉尖約 1/10 處的翼型截面的不同側(cè)上，其值分別為，X方向應(yīng)變?nèi)鐖D310所示。從圖上可以看出，X方向的最大應(yīng)變和最小應(yīng)變發(fā)生在距葉尖約 1/10 處的翼型截面的不同側(cè)上，其值為，圖311 Y方向位移圖圖312 Y方向應(yīng)力圖圖313 Y方向應(yīng)變圖Y方向的位移圖如圖 311 所示。從圖中可以看出，工況下Y方向的最大位移發(fā)生在葉根處某一截面上，其值為，最小位移發(fā)生在葉尖處，其值為Y方向應(yīng)力圖如212圖示，從圖上可以看出，Y方向最大應(yīng)力及最小應(yīng)力發(fā)生在葉根附近截面的不同側(cè)上其值為，Y方向應(yīng)變?nèi)鐖D313所示。從圖上可以看出，Y方向最大應(yīng)變及最小應(yīng)變?cè)谌~根處某一截面的不同側(cè)上，其值分別為，圖314 Z方向位移圖圖315 Z方向應(yīng)力圖圖316 Z方向應(yīng)變圖Z方向位移圖如314圖示。從圖上可以看出，最大位移發(fā)生在葉根處，其值為大小位移發(fā)生在最大弦長(zhǎng)處其值為Z方向應(yīng)力圖如315圖示。從圖上可以看出，最大應(yīng)力及最小應(yīng)力發(fā)生在葉根某一截面出的不同側(cè)，其值分別為，Z方向應(yīng)變?nèi)鐖D316示，從圖上可以看出，最大應(yīng)變及最小應(yīng)變發(fā)生在葉根某一截面上的不同側(cè)，其值分別為，從以上比較中我們可以得出：應(yīng)力、位移、應(yīng)變的最值大小及所處位置與翼型形狀、位置及所加載荷方式有關(guān)。由以上分析可知：翼型種類(lèi)、翼型在葉片中的排列位置及所加載荷均對(duì)葉片強(qiáng)度和剛度有一定的影響。因此，在優(yōu)化時(shí)應(yīng)從以下方面著手[20]：1）翼型。翼型形狀的優(yōu)化將是葉片優(yōu)化中永遠(yuǎn)不變的主題，在此優(yōu)化中，可以選擇優(yōu)化翼型幾何參數(shù)，翼型材料等等。2）位置。翼型在葉片中的排列位置也將影響葉片的剛度和強(qiáng)度，因此葉片中翼型的排列方式也是優(yōu)化的另一重要課題。3）加載方式。在文中我們采用了三種不同的加載方式，得出了不同的結(jié)論。有結(jié)論中可以看出，第一類(lèi)工況下應(yīng)力最值較大，優(yōu)化時(shí)可從減輕重量、減小慣性等方面入手；有集中力和彎矩作用的葉片變形最值均較小[21]；而氣動(dòng)力、重力、慣性力作用的葉片變形較大。由此，我們可以從加載方式上進(jìn)行優(yōu)化，如改變?nèi)~片安裝角，讓葉片受力方式簡(jiǎn)化成只受集中力和彎矩的作用等。本文以風(fēng)機(jī)葉片為研究對(duì)象，采用 NACA 系列翼型，在葉片的數(shù)據(jù)采集、三維建模和強(qiáng)度分析等方面進(jìn)行了研究，主要工作及結(jié)論如下:，系統(tǒng)地介紹了風(fēng)機(jī)葉片的幾種葉展形狀設(shè)計(jì)模型，并采用了NACA4412翼型，使用Profili軟件采集葉素?cái)?shù)據(jù)，得到可用于三維建模的數(shù)據(jù)序列。，基于截面坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)變換方法對(duì)葉片進(jìn)行了三維建模，為風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)者提供了一種較為方便、精確、快速的三維建模方法，同時(shí)也給后續(xù)的葉片氣動(dòng)性能計(jì)算奠定了基礎(chǔ)3. .考慮葉片實(shí)際連接情況，將其視為剛性連接，對(duì)葉片根部采用全約束簡(jiǎn)化為懸臂梁進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。考慮到葉片模型為殼體結(jié)構(gòu)，通過(guò)將計(jì)算的彎矩載荷等效為線性分布力載荷的方案進(jìn)行加載。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)、優(yōu)化已經(jīng)成為風(fēng)機(jī)優(yōu)化的主題之一，也是風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)志。風(fēng)力發(fā)電的主要課題之一就是風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。本文只是做了最初步的研究，還有很多不足，為了提高弦長(zhǎng)和扭角的計(jì)算精度，可增加葉片截面數(shù)量，以及適當(dāng)選擇計(jì)算參數(shù)，建立更精確地模型，確保得到更精確的分析結(jié)果。致謝本文的研究工作及論文的最終成文是在燕怒老師悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。論文字里行間都凝結(jié)著導(dǎo)師的無(wú)私指導(dǎo)的結(jié)晶，感謝燕老師為我的學(xué)業(yè)付出的辛苦工作。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識(shí)淵博、刻苦鉆研的精神，給我留下了深刻的印象并使我終生受益。謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！感謝所有教過(guò)我的老師，你們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，勤勉的工作作風(fēng)，無(wú)私的精神給我留下了深刻的記憶。感謝一起愉快生活、學(xué)習(xí)的081053班所有同學(xué)，和你們一起的四年是我人生中一筆可貴的財(cái)富。感謝一直都對(duì)我無(wú)私付出、默默奉獻(xiàn)的家人，作為我無(wú)條件的支持者給予我莫大的鼓勵(lì)與支持，能讓我追尋自己的路，謝謝你們！參考文獻(xiàn)[1] 李彥蓉. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)有限元分析[D]. 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011,3[2]王學(xué)永. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)及三維建模[D]. 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008,5[3]吳曉. 風(fēng)機(jī)葉片的強(qiáng)度和剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 蘭州理工大學(xué)碩十學(xué)位論文,2011,6[4]何顯富. 風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009[5]芮曉明, 柳亦兵, 馬志勇. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.[6] 王民浩. 2008年中國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展研究報(bào)告[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2009[7]龍馭球. 有限元法概論(上冊(cè)). 北京：人民教育出版社，1991年[8]李軍向，薛忠民，王繼輝，馮賓春. 大型風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 復(fù)合材料, 1003一0999 (2008)O1一0048一OS[9] 蓋曉玲 田德 王海寬 韓巧麗 徐麗娜 王利俊. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片技術(shù)的發(fā)展概況與趨勢(shì)[J]. 農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化 2006 年第 4 期[10] 時(shí)燕 田德 王海寬 亢燕茹 孫云峰 張春友. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展概況[J].科學(xué)研究。[11]朱蕾. 復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007,7[12]李成良. 風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 武漢理工大學(xué)碩士論文，2008,11[13]賈玉梅. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪葉片新技術(shù)的發(fā)展[J]. 《新技術(shù)新工藝》. 數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備. 2008，10：4345[14]張曉明. 風(fēng)力發(fā)電復(fù)合材料葉片的現(xiàn)狀與未來(lái)[J]. 纖維復(fù)合材料2006 ，60(2)：6063[15]李成良，王繼輝，薛忠民，李軍向. 基于ANSYS的大型風(fēng)機(jī)葉片建模研究[D]. 2009，2：5255[16]丁毓峰. ANSYS . 北京：電子工業(yè)出版社，2011[17]薛風(fēng)先，胡仁喜，：機(jī)械工業(yè)出版社，2010[18]張洪信，：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[19][D].碩士學(xué)位論文:西華大學(xué)，2008[20]黃曉東，孫正軍，江澤慧. 風(fēng)機(jī)葉片的發(fā)展概況和趨勢(shì)[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2007，4：3739[21]王琪，周蘭影，盧穎. 空間葉片的強(qiáng)度校核與分析[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2001，23(4)：1051