经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

风力机叶片模态有限元分析

发布于:2022-02-28 18:36
有限元分析

      近几年风能利用掀起了全国热潮,很多学者致力于风能研究。风力机叶片性能是否优越是风能利用率高低的关键。风力发电机叶片是捕捉风能的核心功能部件,也是风力发电机最基础的部件。多年来风力机叶片动力学特性及有限元分析一直受到诸多相关科技工作者的重视。叶片的动力学分析不但考虑了静止状态下的固有频率及振型,也考虑了叶片在旋转状态下的固有频率及振型,并作了分析比较。在进行强度分析时,在阅读了大量文献的基础上,对叶片做了简明扼要的静力强度分析。
      首先根据结构动力学基本理论,利用大型有限元分析软件ANSYS软件,分析和比较了叶片在静止和不同转速情况下的模态特性。然后基于空气动力学相关理论,分析风力机叶片所承受的主要载荷,对风力机叶片进行强度分析,取得了一些有益的结果。分析过程及所取得的结果对于类似结构的动力学特性、优化设计、强度及疲劳分析具有一定的借鉴意义。
      风力机叶片旋转时并非单一受载而是同时受到重力载荷、气动载荷和惯性载荷的共同作用。因此需要将三种载荷叠加施加到叶片上。分别模拟切入风速为3m/s、额定风速为7m/s、大风速14m/s、切出风速为20m/s四种风速下,叶片同时受到三种载荷下的位移和应力。通过ANSYS软件,叶片同时受到三种载荷的最大等效位移和最大等效应力值。
      从图中数据可以看出,载荷越大,叶片的位移和应力值变化明显并逐渐增加。当风速为切出风速时,位移云图,如图所示。应力云图,如图7所示。以及应变分布云图,如图所示。由响应图可得静力分析结果:叶片的最大位移变形位置在叶尖,最大值为40.431mm,对整个叶片来说影响不大;叶片受力最大部位是在叶片中部前缘处,最大值为31.255MPa,远远小于叶片材料的的拉伸强度325MPa;易产生变形的位置在叶片中部,最大变形量为0.08%,也远远小于文献玻璃钢叶片最大弯曲应变应低于0.3%的要求。
      (1)以600W风力机为研究对象,基于结构动力学基本理论,利用有限元分析软件ANSYS分别计算了静止和不同旋转速状态下叶片固有频率和振型。结果表明旋转状态下固有频率明显高于静止状态,而振型形式类似。(2)运用简化悬臂梁理论及空气动力学理论分析叶片受力情况。将三种主要载荷叠加施加到叶片上,分别计算了几种不同切入风速下叶片的位移和等效应力云图。结果表明,叶片受到载荷后,叶尖处出现最大位移,叶片中部前缘处是叶片主要受力部位。在风力机叶片设计、优化和疲劳分析时应充分考虑。


                                                                                专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!
tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------