高效葉片設(shè)計與分析解決方案——建模與計算自動化

廈門雙瑞風(fēng)電科技有限公司匯報人：

張

峰匯報日期：

2025年3月筑就綠色發(fā)展之翼，助推低碳社會發(fā)展廈門雙瑞風(fēng)電科技有限公司致力于風(fēng)力發(fā)電葉片、特種非金屬制品的

研制、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)

規(guī)模實力在我國新疆、內(nèi)蒙古、遼寧、山東、江蘇、福建、甘肅、浙江8個省份擁有全資子分公司，輻射國內(nèi)西北、華北、東南地區(qū)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷德國、韓國、日本、印度等8個國家和地區(qū)

產(chǎn)品系列自主研發(fā)的風(fēng)電葉片產(chǎn)品超50種，長度范圍覆蓋42.2-126米，產(chǎn)品系列囊括1.5MW-18MW陸海各大主流功率范圍，適用于我國所有海上、陸上各類型風(fēng)場。

公司簡介

成立于2008年雙總部運營洛陽、廈門隸屬于中國船舶集團第七二五所2011/08進入日韓市場2015/07進入北美市場2015/04進入印度市場2015/06進入歐洲市場

目錄

UNRU41總結(jié)和展望計算自動化建模自動化自動化方案行業(yè)現(xiàn)狀235?

裝機量不斷增加《全球風(fēng)能報告2024》?葉片尺寸不斷增大目前主流達到百米級，最長葉片達147m?

設(shè)計復(fù)雜度不斷增強結(jié)構(gòu)形式和材料種類增多，滿足個性化需求葉片設(shè)計面臨新挑戰(zhàn)，需提高設(shè)計效率，適應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢

1

行業(yè)現(xiàn)狀1.1葉片的設(shè)計難度和頻率不斷增加結(jié)構(gòu)校核葉片初設(shè)

1

行業(yè)現(xiàn)狀

商業(yè)軟件多

使用成本高

學(xué)習(xí)成本高

數(shù)據(jù)壁壘

流程冗長

效率低下傳統(tǒng)方法難以應(yīng)對新挑戰(zhàn)，需開發(fā)風(fēng)電葉片專用設(shè)計平臺

，提高設(shè)計效率1.2傳統(tǒng)葉片設(shè)計方法效率低三維模型葉片模型屬性計算載荷計算劃分網(wǎng)格載荷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鋪層強度計算行業(yè)現(xiàn)狀自動化方案

建模自動化計算自動化總結(jié)和展望UNRU

目錄

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23

45

目標(biāo)：設(shè)計自動化，提高效率

方案：①模塊化（開發(fā)功能模塊）②

自動化（優(yōu)化串聯(lián)模塊）③智能化（訓(xùn)練Ai模型）

優(yōu)點①擴展性強②可自由組合③兼容各類商業(yè)軟件

2

自動化方案

氣動結(jié)構(gòu)優(yōu)化蒙皮主梁葉根后緣UD…損傷分析氣彈迭代AI外形生成器AI鋪層參數(shù)生成器結(jié)構(gòu)迭代葉片模型有限元模型生成器有限元模型2D截面屬性2D截面屬性生成器2.1全流程自動化方案長度弦長節(jié)圓功率…葉片設(shè)計自動化流程鋪層結(jié)構(gòu)生成器設(shè)計文件測試大綱測試優(yōu)化鋪層參數(shù)測試模擬AnsysBladed

目錄

UNRU41總結(jié)和展望計算自動化建模自動化自動化方案行業(yè)現(xiàn)狀235傳統(tǒng)方法先建幾何，再劃網(wǎng)格新思路程序直接生成網(wǎng)格難點外形：復(fù)雜曲面鋪層：多重交錯定位難、分區(qū)難重要性結(jié)構(gòu)設(shè)計損傷分析設(shè)計迭代重要一環(huán)

3

建模自動化幾何3.1有限元建模的特點與新思路效率低坐標(biāo)點坐標(biāo)點幾何網(wǎng)格網(wǎng)格FEM建模3.生成單元

關(guān)鍵部件邊界連續(xù)

三角形單元過度均勻2.生成節(jié)點節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)翼型點.L1

."

:L4

L2L3

分段擬合

標(biāo)記關(guān)鍵點生成節(jié)點

分段擬合

，外形準(zhǔn)確

樣條函數(shù)，

曲線光滑1.插值幾何外形插值前

插值后葉片側(cè)視圖示意圖

設(shè)計截面準(zhǔn)確

中間截面誤差<10mm

3

建模自動化3.2

自動網(wǎng)格生成技術(shù)鋪層（布蓋住了那些單元）截面屬性（單元蓋了哪些布）3

21兩條弦向定位線+起止的站位弦向定位(距離合?？p的弧長)鋪層定義z0

z1單元形心弦向定位

3

建模自動化

層號材料號厚度1101.02151.23200.5………l1l23.3

自動生成截面屬性j'建模軟件：操作簡單、建模速度快、網(wǎng)格質(zhì)量高、鋪層準(zhǔn)確

3

建模自動化3.4

自動化效果行業(yè)現(xiàn)狀自動化方案

建模自動化計算自動化總結(jié)和展望UNRU

目錄

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453.鋪層復(fù)雜2.分析項目多1.載荷種類多

極限載荷

×24

特征載荷

×24

疲勞載荷

×6

測試載荷

×6失效類型理論1屈曲特征值屈曲分析2纖維失效最大應(yīng)力3纖維間失效Puck準(zhǔn)則4疲勞失效線性損傷累計理論5面板皺曲夾層結(jié)構(gòu)理論6芯材剪切失效最大應(yīng)變

4

計算自動化計算量大，數(shù)據(jù)處理工作繁重4.1損傷計算的難點有限元模型1.創(chuàng)建材料單元集合材料名稱：材料+部位例如：

BAW600_TOL,BAW600_LOL2.創(chuàng)建加載點集合①根部固定節(jié)點②載荷作用節(jié)點3.

自動材料分類①纖維性能表E:42,

11.5,4.2,0.2,

950,

300,

22H:47,

12.6,3.8,

0.3,

785,

790,

12②編織層數(shù)與角度表BAX-45-E:E,45,-45TAX-45-H:H,0,

45,

-45③材料分組OL:BAX-45-E:BAW600_RLI,載荷自動光順

4

計算自動化自動損傷計算4.2計算自動化方案自動預(yù)處理自動提交計算調(diào)用命令所有單元

表面應(yīng)變載荷加載點自動計算纖維應(yīng)力x1/

2殼單元截面編織纖維布單層纖維布插值

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換本構(gòu)方程

4

計算自動化自動預(yù)處理4.2

自動化方案

自動損傷計算殼單元應(yīng)變編織布應(yīng)變纖維應(yīng)力單層應(yīng)變加載腳本FEM模型z.

y損傷云圖—詳細(xì)設(shè)計

4

計算自動化

損傷分布—測試大綱損傷數(shù)據(jù)—分析損傷計算軟件：操作簡單、按需選擇、自動計算、快速出圖4.3

自動化效果行業(yè)現(xiàn)狀自動化方案

建模自動化計算自動化總結(jié)和展望UNRU

目錄

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綜合效果

調(diào)整結(jié)構(gòu)后，4~6分鐘后查看校核結(jié)果結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)方法有限元建模時間損傷計算時間商業(yè)軟件數(shù)量人員配置學(xué)習(xí)成本傳統(tǒng)方法1500+分鐘5~7天3~42人跟1款葉片180+小時自動化3~5分鐘1天11人跟多款葉片1~2小時

5

總結(jié)與展望5.1總結(jié)通過模塊化平臺融合智能算法，精準(zhǔn)解析工況需求，在氣動性能與結(jié)構(gòu)可靠性間優(yōu)化平衡，實現(xiàn)高效定制，滿足多樣化場景的個性化適配需求。智能化成為未來重要方向結(jié)合自感知材料實現(xiàn)葉片自適應(yīng)調(diào)控

，聯(lián)合跨學(xué)科團隊打造氣動-結(jié)構(gòu)-控制一體化智能設(shè)計體系

，推動葉片向具備“感知-決策-進化”能力的智能體升級。5.1展望葉片個性化趨勢逐漸顯現(xiàn)

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總結(jié)與展望