大型风力机叶片快速建模及损伤模拟方法研究

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作者 刘纲 杜昊天 +1 位作者 顾水涛 黎华 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第1期76-89,共14页

在复合材料叶片的损伤检测中,准确、快速地获得叶片损伤前后动力特性变化规律至关重要。为此,结合复合材料均匀化思想、扩展Bredt-Batho剪切流理论与损伤刚度退化理论,在有限元框架体系下提出了高效的复合材料叶片损伤模拟数值计算方法... 在复合材料叶片的损伤检测中,准确、快速地获得叶片损伤前后动力特性变化规律至关重要。为此,结合复合材料均匀化思想、扩展Bredt-Batho剪切流理论与损伤刚度退化理论,在有限元框架体系下提出了高效的复合材料叶片损伤模拟数值计算方法,并基于Python语言完成相应有限元程序开发。在此基础上,以复合夹芯悬臂梁作为研究对象,与ANSYS计算结果进行对比分析,验证了复合材料均匀化方法的合理性。同时,应用于模拟计算不同程度和位置损伤工况下NREL 5MW风机叶片的模态。结果表明,提出的数值计算方法很好地模拟了叶片前缘开裂损伤;叶片频率随着损伤程度加深逐渐减小;前缘裂纹对叶片挥舞方向的影响更大;在相同损伤程度下叶片前缘裂纹越靠近根部频率下降越多;叶根处的前缘裂纹对叶片摆振方向影响较大,叶尖处的前缘裂纹对叶片挥舞方向影响较大;叶片前缘裂纹对固有频率影响极小,以挥舞方向位移模态计算平均曲率模态损伤因子作为损伤识别指标能有效识别叶片前缘开裂损伤。 展开更多

关键词 风机叶片 复合材料 有限单元法 损伤模拟 模态分析

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风电叶片叶根连接载荷对比分析 被引量：13

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作者 史俊虎 林明 +1 位作者 吴胜军 熊刚 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期54-60,共7页

叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂,连接方式的不同对叶片根部结构承载能力乃至叶片长度设计都至关重要。本文以风电叶片"T型螺栓"和"... 叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂,连接方式的不同对叶片根部结构承载能力乃至叶片长度设计都至关重要。本文以风电叶片"T型螺栓"和"螺栓套筒预埋"叶根连接方式为研究对象,对螺栓和叶根复合材料的承载情况进行研究,为叶片根部连接方式设计及优化提供依据和指导。 展开更多

关键词 风电叶片 叶根连接方式 T型连接 螺栓预埋

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风电叶片叶根连接方式概述 被引量：16

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作者 吴胜军 史俊虎 裴鹏宇 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期85-87,共3页

叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂上去,不同连接方式对叶片的使用长度要求和承载能力影响至关重要。本文以风电叶片叶根连接方式为研究对象,针对目... 叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂上去,不同连接方式对叶片的使用长度要求和承载能力影响至关重要。本文以风电叶片叶根连接方式为研究对象,针对目前市场中存在的三种叶根连接方式展开研究,分析三种连接方式各自在工艺性及结构性上的特点,以及使用范围上的适用性。 展开更多

关键词 风电叶片 叶根连接方式 T型连接 螺栓预埋 金属嵌套

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风电叶片螺栓安装预紧力研究 被引量：13

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作者 吴胜军 冯威 +1 位作者 苑斐琦 韩涛 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期50-52,21,共4页

风力发电叶片叶根连接螺栓是复合材料叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,通常在安装过程中会施加螺栓预紧力,保证叶片与轮毂连接的紧密性。预紧力大小的设定对螺栓是否能够正常使用,乃至叶片能否正常运行都有重大的影响,在螺... 风力发电叶片叶根连接螺栓是复合材料叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,通常在安装过程中会施加螺栓预紧力,保证叶片与轮毂连接的紧密性。预紧力大小的设定对螺栓是否能够正常使用,乃至叶片能否正常运行都有重大的影响,在螺栓连接的有限元分析中准确模拟螺栓的预紧力是一项复杂而困难的工作。论述了螺栓预紧力的理论计算过程及利用有限元技术在ANSYS中模拟螺栓预紧力的方法,为叶片根部连接施加预紧力提供可靠的依据和指导。 展开更多

关键词 预紧力 风电叶片 叶根连接方式 预紧力系数

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粉尘对风电叶片涂层附着性能的影响 被引量：3

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作者 王满昌 侯学杰 +1 位作者 林明 郑永宏 《涂料工业》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期51-53,57,共4页

风电叶片在生产过程中,复合材料表面会由于各种原因粘附有粉尘。在叶片的涂装过程中,粉尘的存在会对漆膜在复合材料壳体上及漆膜层间的附着性能产生负面影响。该研究设计实验,使叶片壳体或涂层表面沉降粉尘后进行下道涂装,涂层固化后通... 风电叶片在生产过程中,复合材料表面会由于各种原因粘附有粉尘。在叶片的涂装过程中,粉尘的存在会对漆膜在复合材料壳体上及漆膜层间的附着性能产生负面影响。该研究设计实验,使叶片壳体或涂层表面沉降粉尘后进行下道涂装,涂层固化后通过拉开法考察了涂装过程中粉尘对漆膜附着性能的影响。结果表明:粉尘的存在对涂层对复合材料壳体及涂层层间的附着力有显著影响,使附着强度下降20%左右。 展开更多

关键词 风电叶片 涂层 粉尘 附着性能

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大型风力机叶片状态监测方法研究进展 被引量：9

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作者 李孟珠 刘纲 +1 位作者 黎华 白龙超 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期18-29,共12页

叶片是风力机捕获风能的关键承力部件,其受力复杂、故障率及维护费用高,一直是制约风力机安全性、经济性的关键因素。为促进叶片服役期安全保障技术的发展,根据监测原理,对叶片常用监测方法进行综述。叶片常用监测方法可分为基于振动信... 叶片是风力机捕获风能的关键承力部件,其受力复杂、故障率及维护费用高,一直是制约风力机安全性、经济性的关键因素。为促进叶片服役期安全保障技术的发展,根据监测原理,对叶片常用监测方法进行综述。叶片常用监测方法可分为基于振动信号和机械波的接触式以及基于热力学和光学的非接触式监测方法:接触式方法通过叶片振动信号的时频、频谱等信息或叶片损伤时释放出应变能量判定叶片的安全状态;非接触式方法可分为红外热成像、激光多普勒测速仪和计算机视觉监测方法。在介绍各种叶片监测方法的基础上分别阐述了它们在叶片状态监测中的研究进展和应用现状。最后,对叶片状态监测方法在实际风力机的应用提出了建议与展望。 展开更多

关键词 风力机 叶片 状态监测 接触式 非接触式

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风电叶片除冰技术的研究进展 被引量：22

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作者 王伟 侯学杰 +2 位作者 管晓颖 黎华 林明 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期90-93,7,共5页

风能作为替代世界传统能源的清洁能源之一,近几年来已在我国发展迅猛。我国已建或规划建设的风场,大多处在高山及边疆区域,风电机组必然面临覆冰的考验。风电叶片覆冰严重影响风电叶片的气动性能、载荷和功率输出。本文概括阐述了叶片... 风能作为替代世界传统能源的清洁能源之一,近几年来已在我国发展迅猛。我国已建或规划建设的风场,大多处在高山及边疆区域,风电机组必然面临覆冰的考验。风电叶片覆冰严重影响风电叶片的气动性能、载荷和功率输出。本文概括阐述了叶片表面覆冰起因、覆冰区域及覆冰危害,并概括讨论了各种除冰方法。 展开更多

关键词 风电叶片 除冰技术 研究进展

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大型风电叶片灌注银纹问题研究与解决 被引量：1

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作者 吴双 何贵斌 牛彭彭 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第7期98-102,共5页

海上及陆上低风速风电的发展促使风电叶片的长度和根部直径急速增大,随之而来的是超大型叶片根部灌注银纹问题的产生。研究表明叶片根部灌注的银纹问题主要发生在树脂灌注固化过程。本文通过研究调整叶片根部树脂灌注固化产生的内应力,... 海上及陆上低风速风电的发展促使风电叶片的长度和根部直径急速增大,随之而来的是超大型叶片根部灌注银纹问题的产生。研究表明叶片根部灌注的银纹问题主要发生在树脂灌注固化过程。本文通过研究调整叶片根部树脂灌注固化产生的内应力,减缓叶片后固化过程的内应力释放,有效地解决了大型风电叶片根部的灌注银纹问题。 展开更多

关键词 风电叶片 灌注 银纹 复合材料

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风电叶片胶接修补与真空灌注修补的比较研究

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作者 侯学杰 黎华 +2 位作者 史俊虎 林明 朱登辉 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2013年第3期102-105,共4页

风电叶片在运输、安装及服役过程中,可能产生某些原因导致的需要修补的损伤。本文针对修补损伤的挖补法,设计了一组实验,比较了预浸料胶接修补与真空灌注修补的工艺区别,以及修补件静态力学强度恢复率的差异,并对两种工艺修补效果的差... 风电叶片在运输、安装及服役过程中,可能产生某些原因导致的需要修补的损伤。本文针对修补损伤的挖补法,设计了一组实验,比较了预浸料胶接修补与真空灌注修补的工艺区别,以及修补件静态力学强度恢复率的差异,并对两种工艺修补效果的差异进行了讨论。结果表明,在静态力学性能方面,胶接修补的拉伸强度和层间剪切强度性能可达到初始的80%左右,真空灌注修补工艺的拉伸强度和剪切强度可恢复到90%以上。 展开更多

关键词 风电叶片 修补 胶接 真空灌注

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港珠澳大桥FRP桥梁防撞护舷船碰撞数值模拟及结构设计 被引量：7

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作者 林明 吴胜军 +1 位作者 侯学杰 熊刚 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期42-47,共6页

针对港珠澳大桥建设项目,对大桥防撞护舷系统技术指标进行了验证,并进行船舶碰撞有限元数值模拟,旨在对防撞护舷系统的安全性及结构设计的合理性进行评估,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船只碰撞防撞护舷进行非线性模拟仿真,得到计... 针对港珠澳大桥建设项目,对大桥防撞护舷系统技术指标进行了验证,并进行船舶碰撞有限元数值模拟,旨在对防撞护舷系统的安全性及结构设计的合理性进行评估,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船只碰撞防撞护舷进行非线性模拟仿真,得到计算工况下的碰撞能量和碰撞力时程曲线,同时对复合材料防撞护舷的结构设计和材料选用也进行了分析工作。 展开更多

关键词 防撞护舷 时程曲线 钢套箱 ANSYS/LS-DYNA 数值模拟

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一种快速比较纤维/树脂渗透率的方法研究 被引量：8

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作者 史俊虎 余启勇 +1 位作者 王满昌 林明 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2011年第4期24-26,13,共4页

本文使用一种简单易行的方法对采用真空灌注成型时纤维/树脂间的渗透率进行了测量,在外界条件一定的情况下,通过本方法能够对真空辅助工艺中不同的纤维增强材料的渗透率进行量化对比。实验结果表明,利用本方法能简单快速地判断多种树脂... 本文使用一种简单易行的方法对采用真空灌注成型时纤维/树脂间的渗透率进行了测量,在外界条件一定的情况下,通过本方法能够对真空辅助工艺中不同的纤维增强材料的渗透率进行量化对比。实验结果表明,利用本方法能简单快速地判断多种树脂/纤维组合的渗透率的相对差值,这对于采用真空辅助成型制备大型复合材料制品时的选材具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 真空辅助成型 渗透率

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槽孔尺寸对芯材力学性能的影响 被引量：4

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作者 吉祥 秦志文 +3 位作者 冯威 宋笑非 符寿军 王国付 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第9期62-68,共7页

夹层结构广泛应用于风电叶片中,提高芯材本体的力学性能有利于夹层结构的强度、刚度以及稳定性。为了研究槽和孔的尺寸对灌注树脂后芯材力学性能的影响,建立了芯材的三维实体有限元模型,并利用已有实验结果对有限元模型进行了验证。结... 夹层结构广泛应用于风电叶片中,提高芯材本体的力学性能有利于夹层结构的强度、刚度以及稳定性。为了研究槽和孔的尺寸对灌注树脂后芯材力学性能的影响,建立了芯材的三维实体有限元模型,并利用已有实验结果对有限元模型进行了验证。结果表明:增大孔径和减小槽间距是提升芯材模量最有效的途径,而增大槽宽和槽深对提升芯材模量贡献较小。考虑芯材灌注树脂后的成本,优选增大孔径来提高压缩和拉伸模量,优选减小双面开槽的槽间距来提高剪切模量。 展开更多

关键词 芯材 有限元 弹性模量 参数分析 成本系数

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稀土荧光粉/不饱和聚酯树脂复合材料的性能研究 被引量：2

13

作者 王伟 史俊虎 敬承斌 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2013年第5期I0022-I0024,共3页

本文以不饱和聚酯树脂、稀土荧光粉等为原材料制备稀土荧光粉/不饱和聚酯树脂复合材料,通过控制荧光粉加入量,研究稀土荧光粉对不饱和聚酯树脂性能的影响。实验表明:经机械混合和超声分散能将荧光粉均匀地分散于树脂基体中并且不存在发... 本文以不饱和聚酯树脂、稀土荧光粉等为原材料制备稀土荧光粉/不饱和聚酯树脂复合材料,通过控制荧光粉加入量,研究稀土荧光粉对不饱和聚酯树脂性能的影响。实验表明:经机械混合和超声分散能将荧光粉均匀地分散于树脂基体中并且不存在发光猝灭现象;随着荧光粉添加量增加,复合材料发光性能逐渐增强;当荧光粉的加入量为质量分数10%时,复合材料的力学性能最好。 展开更多

关键词 稀土荧光粉 不饱和聚酯树脂 复合材料

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FRP的共固化阻尼改性 被引量：3

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作者 余启勇 郭万涛 +1 位作者 马玉璞 史俊虎 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期20-24,共5页

在结构材料中添加粘弹性阻尼材料能够很好的降低结构的振动响应,延长机器的使用寿命,这一点已事实证明。本文使用纤维增强复合材料与内夹的粘弹性阻尼层进行共固化处理,采用阻尼层穿孔的方法,考察了阻尼层的铺设面积比对共固化复合材料... 在结构材料中添加粘弹性阻尼材料能够很好的降低结构的振动响应,延长机器的使用寿命,这一点已事实证明。本文使用纤维增强复合材料与内夹的粘弹性阻尼层进行共固化处理,采用阻尼层穿孔的方法,考察了阻尼层的铺设面积比对共固化复合材料动、静态力学性能的影响规律。实验结果表明,阻尼层的穿孔率在0%～8%之间变化时,对复合材料的力学性能影响最大,增大穿孔率会使复合材料阻尼性能下降,静力学性能提高,减小穿孔率则相反。 展开更多

关键词 复合材料 阻尼改性 共固化

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