风力机叶片的有限元分析
8页1、风力机叶片的有限元分析 摘 要:通过Solidworks软件对3MW风力机叶片进行建模,然后基于ANSYS 和Workbench分别对其进行模态分析和流固耦合分析,其中流固耦合分析中的结构静力分析部分也使用到了ANSYS Mechanical APDL。其中模态分析结果表示:叶片的振型以摆振和弯曲为主,其一阶模态频率分别为 0.34Hz,能顺利的避开外在激励频率,避免了共振现象的发生。流固耦合分析对额定风载进行了数值模拟仿真,通过结构静力分析,对叶片的受力,变形情况有了一个基本的了解,其中叶片在额定风载情况下的最大应力为56MPa,远远低于其实测拉伸强度的720MPa。在11级风载下的应力云图显示其所受的最大应力为83.8MPa,满足其材料的强度要求。该分析对进一步的疲劳分析和优化设计等提供了参考和依据。关键词:叶片建模;模态分析;流固耦合分析;结构静力分析Abstract: Through the Solidworks software build the blade model which power is 3 MW. Then based on the ANSYS and Wor
2、kbench software,the analysis of modal and fluid-structure interaction.And the Static structural analysis is used the ANSYS Mechanical APDL too.The modal analysis results show that the vibration modes of this blade are presented as Shimmy and bending,The first modes frequency is 0.34Hz.And it can avoid the external excitation frequency well,Avoid the resonance phenomenon occurs.The analysis of fluid-structure interaction have do a numerical simulation about Rated wind load,through the Static stru
3、ctural analysis we have a basic understanding of the stress and deformation about the blade. And the maximum stress of the blade is 56MPa under the rated wind load.Far lower than the Measured tensile strength of 720MPa.And under the 11 rating wind load.The stress cloud show that maximum stress is 83.8MPa,Meet the strength of the material requirements.This analysis provides a reference and basis for further fatigue analysis and optimization design.Keywords: Blade modeling;Modal analysis;Fluid-str
4、ucture interaction analysis; Static structural analysis1概 述 风能是地球表面大量空气流动所产生的动能,风能量具有取之不尽、用之不竭、就地可取、不需运输、广泛分布、不污染环境、不破坏生态、周而复始、可以再生等诸多优点。人类利用风能的历史可以追溯到西元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。风力机叶片是风力发电机组承受风载的关键部件。一个优良的叶片应该具有高的捕风能力、高寿命并且能够承受当地极限风载的能力。所以对叶片进行一系列的有限元分析来验证其结构强度等是否能满足其在规定环境下的长期运行具有很高的实际意义。2叶片建模该论文
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