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摘要
随着风力发电机正朝着大型化和海洋化的方向发展,风力机叶片设计得越来越长,叶片的替换和停机造成的经济损失也将越来越高。然而,大量的实际观测调查统计发现很多叶片损伤问题是由于叶片的尾缘黏接开裂造成的。叶片尾缘的几何外形不规则性、生产技术局限性和运行环境的复杂性,使得叶片尾缘的黏接对缺陷和损伤更加敏感。传统的设计方法和试验研究,由于简化假设和成本的原因,并不是非常适合于精确研究风力机叶片尾缘黏接的疲劳损伤问题。以风力机叶片尾缘构型为研究对象,评估各种尾缘黏接线处理方式对尾缘胶接剪切疲劳性能的影响。尾缘黏接线的处理方式主要包括尾缘黏接线起点的倒角形式和尾缘黏接线终点的外包边。叶片的结构模型采用有限单元法进行仿真,其中叶片层合板结构采用壳单元进行仿真,尾缘黏接的结构胶采用实体单元进行仿真。采用标准试验件测试得到结构胶的疲劳性能。采用有限单元法和应力转换矩阵方法计算叶片结构中尾缘胶接的疲劳损伤。分析结果显示,叶片尾缘的结构构型对尾缘胶接的损伤分布有明显的影响,并且该研究结果对风力机叶片结构设计、叶片生产和叶片维修有指导意义。
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单位无锡太湖学院; 无锡风电设计研究院有限公司; 南京航空航天大学
