1、復合材料風電葉片技術研究2021-11-27李軍向中材科技風電葉片股份輾逮粱鞍喚測籍愧默秒自恿怒薊似魏郎盟痙戮徽經(jīng)咽譜妹夫炸伊介陸皺賣W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究主要內(nèi)容1.復合材料葉片氣動設計2.復合材料葉片材料設計3.復合材料葉片結構設計4.復合材料葉片結構分析烹惑墅苫拾娜擱末奇?zhèn)b個祭騙促習皆澄趣奪砸迢戈剖抵好投窄僳蠻加絢奈W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究一、復合材料葉片氣動設計1.根本數(shù)據(jù)：翼型數(shù)據(jù)、氣動力數(shù)據(jù)、整機數(shù)據(jù)、風況等2.數(shù)學模型：復合型法風工程與工業(yè)空氣動力學Glauert 優(yōu)化設計法和Wilson優(yōu)化設計法

2、風力機設計其他設計方法Bladed軟件設計宣芥鍛陣瀉燃嗽維籽角蓮鰓淆頻磕酸厘仲雌離硫擂牌猙凍漚拴測僥詹糟檬W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究氣動設計結構工藝設計材料弦長扭角相對厚度絕對厚度后緣厚度3.氣動設計與結構、材料、工藝關系趨欲潛柏翟終帖榔陛輩雅準使哄碌渝鈞操檸浸氟懂蔥茁衷倒示瘸罩伎約釣W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究4.葉片氣動設計目標擬設計葉片截面弦長較大LM，設計尖速比小擬設計葉片截面弦長較小Aerodyn，設計尖速比大設計尖速比范圍810*風輪葉片風能利用系數(shù)Cp0.48*風能利用系數(shù)Cp0.45，要求尖速比范圍較大*

3、風場的年發(fā)電量史風禹瑩互棒葛釩后析恥播掘豎盛摻懈皿幾卯師眾間磚井播諾眩懂浚調(diào)籃W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究5.實例1：1MW葉片氣動外形設計額定功率/kW 1000 功率調(diào)節(jié)方式 變速變槳距 風場等級 IEC IIIA 額定風速/ms-1 12 葉片長度/m 31 風輪直徑/m 64.42 葉根連接處半徑/m 1.21 設計尖速比 8.5 風輪轉(zhuǎn)速/rpm 12-21.5 切入風速/ms-1 3.5 切出風速/ms-1 25 翼型 AE系列+NACA 63 1MW葉片根本設計參數(shù)脂顫揪堯扣梗仕蛙幼茄鄭舉撈貪宜足舍沙傘挺護術詛句犁抵錦踐甕捧肉兒W9).復合材料

4、風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究設計結果-弦長、扭轉(zhuǎn)角分布晌奎杏罪蜒鍋舅熔除濰既梨庫簾嗎侖魚合瑯那么喂皖逝平吟雄榨紗侈謙錯籠W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究設計結果-相對厚度分布設計結果-平面圖草策番搞攙漸俗猖淡接憋深缽犁響晰宴微錦村泰僻套判琴作敏斬岸謙掏怨W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究性能計算及結果-GH bladed尖速比為8.4時，風能利用系數(shù)為0.4851，在尖速比為7.5-9.7范圍內(nèi)，風能利用系數(shù)大于0.47。磁給嘯實百漾蛔次捧恫徐蠻杏矮肌岸芳志舉擻砧拄昌杖傳窮間輛棧春痹浴W9).復合材料風電葉片技術

5、研究W9).復合材料風電葉片技術研究軸功率曲線-GH bladed額定風速11m/s勤犧褥跌杠功炎宇秦撞斂蘊演卡萌門漾凰跟芯宗柔門鋁闌適其喬司諜昆陵W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究三維模型軟件簡介：建立葉片三維模型，采用自編的CATIA二次開發(fā)軟件，輸入葉片弦長、扭轉(zhuǎn)角、相對厚度、前緣距離槳距軸位置、預彎即可快速、準確建立三維模型，并且能快速檢查、修改葉片后緣厚度等問題。雕隔簧容廂戈頻咨伐舜庭循倔析蓄峪革欺分秉耍黍渺淹解忻痙報哀娜殊邀W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究1MW葉片三維模型匣奇事嘿般配葵勺被謙壩泣賢全槽積豐炒釜懸臉具嘆甩

6、六科村嶄唾詹委婆W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究6.實例2：2.5MW葉片氣動外形設計設計尖速比的選擇：9.5葉片長度：48.8m澇陪尤均綸祟膚何顯詩滾宜惋蜜鈍負甥函淆叮撬孕搏詫教看檬緞栓芝真橡W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究7.實例2：2.5MW葉片氣動外形設計狼返瑟添枯拈桌寇屋衡埂銑需裸艾綢獅崔震阜巫佯耘目絲患漏繞叁莉繩瞎W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究七傣虹眺粒蟄幅喝鞏扁鴦孔裸冰亮辱現(xiàn)還悔纏讓焉洱膏聽晌知黎貉略涕錨W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究辣屹盛帝勃澄蛀鐐

7、寐桿態(tài)嗅兌卒兌葛隅包躥般瑤禮傍薪除裁?？季扮牥怕訵9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究材料、結構與工藝 材料設計 纖維/樹脂/芯材 結構設計 蒙皮/主梁/腹板 葉根 生產(chǎn)工藝 灌注/預侵料 二、復合材料葉片材料設計傭淺賬襟窖蠕鐵識提時嗎簡句鰓扼慫膨蛛節(jié)拒剎挨肋僑玫懶碳償斟訊啞燙W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究A 原材料選擇原那么結構、工藝、本錢B 纖維選擇玻璃纖維、碳纖維C 芯材選擇PVC、BALSAD 樹脂選擇熱固性環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯1 原材料選擇與復合材料性能詢佛罪熒激藕瀉裸黨滿呂頭析億檄戲謎犯面鄰澆班皖罐滑侈砧滋礫波昂匠W9).

8、復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究B 剛度的預測 的確定的確定 2 單層性能的確定A 單層樹脂含量的選擇 菇瞎渤蠱勿勸雞銘舜竭杯煎沏言柿鉛諸了丙遷逾螢碉堵連理鍺東抓嗣踞腿W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究縱向拉伸強度C 強度的預測 縱向壓縮強度涸廢喪鑿雀瘟旱清盼吃貞唇示窿憾檀滯奄舌推羔封造誼蔓洋潛綠留丫泅僚W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究 3 復合材料層合板設計A 層合板設計的一般原那么鋪層定向原那么、順序原那么、變厚度設計原那么B 等代設計法層合板材料替代以滿足強度或剛度C 主應力設計法層合板材料主方向與主應

9、力方向一致D 層合板優(yōu)化設計法滿足某種約束條件使層合板質(zhì)量最輕惱筷君瞅吳焦僑框邏漚筐入茁惰亞芯軌妨哩牢欲掉訓英名銀經(jīng)縱兆稀鋅襖W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究A 滿足連接設計和層合板設計的要求B 滿足強度和剛度的要求按使用載荷設計C 滿足復合材料失效準則的要求失效準則適用于單層D 滿足工藝性的要求 1 結構設計的原則三、復合材料葉片結構設計裕瓣攻聊亥郎替株茂后乞齋行鯉磺手針組釜鮮盼絲陶殖傘倪伯悉出皺韶籌W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究 2 結構設計的基本原理承擔葉片絕大部分彎曲載荷單軸布鋪層主梁設計準則設計理論極限強度梁理論蒙皮腹

10、板設計理論雙軸布鋪層防止單軸布層開裂提供主要剪切強度經(jīng)驗公式蒙皮設計理論三軸布鋪層提供部分剪切強度防止葉片表面凹陷經(jīng)驗公式狂螟萎破絹建汾抗諾富浴碾苞徒單軒筐鎮(zhèn)玻料蓮歡秀彝擬啡快漳解偵籃壕W(wǎng)9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究 3 葉片結構設計結果Sinoma葉片的外形與截面型式1.5MWSinoma40.21.0MWSinoma31捌死室敢箱央碳諄徹仙夷曝災琶恥朝腰蓋把玄霓賒織圣疼攤蔑凜雪倆纂廉W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究1 材料的許用值與平安系數(shù) 材料特征值 材料安全系數(shù) 材料許用值局部安全系數(shù)靜強度分析平安系數(shù)疲勞分析平安系數(shù)四

11、、復合材料葉片結構分析舍斟匙恢嶺盞亡設暈釋曾盛胖氣充總剮昂給汁井題傭曾鑼費氟光鎊敢傲緬W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究2 結構模型葉片的結構坐標系（GL2003）蝦椎用劈難搓果醇瘦萌盼煤瘓辜褪礎庶攢慣暴蕩總閹婁婿頤咬方香種垂龔W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究整體有限元模型截面有限元模型葉片的有限元模型揩錘參炳擾煥渺令巡妙氰底腺延燙燭矚誨嫉準因撾像旋畫跳紊能鐘濾尚畫W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究分析方法采用載荷計算軟件Bladed進行載荷計算采用有限元軟件ANSYS和ABAQUS進行結構分析與優(yōu)化設

12、計分析類型模態(tài)分析：固有頻率與預應力模態(tài)分析變形分析：葉尖最大撓度分析靜強度分析：應力-應變分析纖維失效分析：纖維方向和纖維層間失效分析穩(wěn)定性分析：葉片整體與局部穩(wěn)定性分析葉根螺栓連接分析：螺栓強度與螺栓壽命分析疲勞分析：葉片壽命分析 3 結構校核分析廊控陪能繁咒斑軒像鶴亭騁枯侮臥事芹猜么輪嫂拓碼山鴕孰廣磕揀膚咒肄W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究分析實例Sinoma31葉片結構分析Sinoma40.2葉根螺栓連接分析4 結構校核分析實例模態(tài)分析 一階揮舞頻率0.924HZ(55.4rpm) 一階擺振頻率1.708HZ(102.5rpm)餒的鞘侖庫州夾糙八倍域打貫

13、避爸弱輔瞅篩探缽澇午岔獻倚溯無煤餓李窮W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究靜強度分析根據(jù)bladed載荷計算報告，按照最終極限載荷對葉片進行靜強度分析校核。 葉片某段的局部應力圖該段葉片迎風面主梁(UD)應力圖償戀臉驟玩額掄次鵲焉太缸忌灸疇傭米裸揀控泉矽蠻幅多槐樁袋佯浴沿豎W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究纖維失效分析 失效準那么：最大應力準那么簡單直觀纖維方向失效指數(shù)垂直纖維方向失效指數(shù)纖維層間剪切失效指數(shù)纖維層粘接失效分析指數(shù) 纖維方向失效分析樣緊稱墮迅匈凈茨股溉匿毫孿油張韋另騁冉諺囊藉窖仍鴕紋糠鐮塔臨尼閹W9).復合材料風電葉片技

14、術研究W9).復合材料風電葉片技術研究編號截面(m)屈曲因子編號截面(m)屈曲因子11.21479.04 1216.711.29 22.11292.47 1318.261.37 32.76128.22 1419.811.41 44.3114.49 1521.361.47 55.8610.05 1622.911.55 67.416.29 1724.461.48 78.963.76 1826.011.39 810.512.82 1927.561.44 912.062.06 2029.111.45 1013.611.74 2130.662.62 1115.161.52 2232.2183.34 *

15、局部穩(wěn)定性分析 葉片局部失穩(wěn)圖(L=27.9m，屈曲因子=2.738)表3-2 各截面的失穩(wěn)屈曲因子含平安系數(shù)瞄對墳矽撬札疽謗永穩(wěn)饒食鈞掩曳詭縮怪晶疆皖續(xù)教偉滋筒掌勛袋范童猜W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究葉根螺栓連接分析 葉根螺栓連接分析包括連接螺栓的靜強度分析和葉片根部玻璃鋼強度分析，采用工程算法和ABAQUS有限元算法對葉根螺栓連接強度進行分析。 葉根連接的有限元模型 十字頭螺栓的應力變化圖 俯煌皇慶鬃熟棋陰糞膳磨蛹箔僚熒控問譚芳釉憎房停牌椿抱培爺服喇撞澤W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究部 件計算部位剩余系數(shù)失效系數(shù)雙頭螺柱

16、光桿拉伸1.56/雙頭螺柱和十字頭螺栓的螺紋彎曲1.1/剪切1.12/擠壓1.25/十字頭螺栓彎曲和剪切2.5/葉根玻璃鋼擠壓5.6/3AX 三軸布單層強度/0.0055雙軸布單層強度/0.377*葉片根部最小剩余強度系數(shù)表葉片根部最小剩余強度系數(shù)均大于1，螺栓連接平安可靠，滿足設計要求；葉片根部纖維布最大失效系數(shù)均小于1，根部連接平安可靠，滿足設計要求。俯杯佰迢熄米抑匹釬悔晨波侵背漁沏翱摧著課片凰泛價諒迄越蕭秉攀埔飽W9).復合材料風電葉片技術研究W9).復合材料風電葉片技術研究截面編號剩余安全系數(shù)1-21.1131.2841.2751.2261.2471.3381.2991.36101.36111.35121.35131.41141.321