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摘要
为探究叶片自重对叶片结构特性影响,基于NX参数化建模的二次开发,建立NREL 5 MW风力机叶片三维壳体模型,结合复合材料铺层设计,通过CFD方法获得叶片表面压力分布并加载至复合材料叶片模型,采用有限元法对其进行模态、静力及屈曲分析,得到叶片自重对其结构特性影响。结果表明:复合材料叶片抗扭转能力较强,弯曲振动是引起其疲劳破坏的主因;考虑叶片自重后,叶尖位移最多增加8.7倍,一阶屈曲因子最多降低93%,最大屈曲变形量最多减小89.47%;考虑叶片自重后,180°相位角时叶片表面应力分布最为恶劣,结构分析时应优先考虑;考虑叶片自重后,270°相位角时屈曲因子最大,180°时屈曲因子最小,分析180°相位角叶片可获更符合工程实际的临界屈曲载荷;额定风载下,135°、180°及225°相位角叶片局部屈曲域处于其最长截面前缘区,其他情况下,易在背风面尾缘镶板区出现局部屈曲,应对这些区域进行优化设计增强其抗屈曲能力;叶片自重应加以考虑。
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