【摘 要】
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大型水平轴风力机运行在复杂的自然环境中,所受的载荷非常复杂.它的原因主要包括:风力机风轮的旋转、自然风本身的随机性以及叶片与叶片之间的干涉作用等等.如何保证风力机在
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大型水平轴风力机运行在复杂的自然环境中,所受的载荷非常复杂.它的原因主要包括:风力机风轮的旋转、自然风本身的随机性以及叶片与叶片之间的干涉作用等等.如何保证风力机在复杂的载荷下安全、稳定地运行,这就需要准确地估算风力机的可靠性以及疲劳寿命.该论文的研究对象是水平轴风力机,讨论在复杂的自然条件下在拍打方向上的载荷以及可靠性.研究内容主要由两个密切相关的方面组成:叶片的载荷计算和可靠性分析.全文总共分为六章,主要内容包括:风况的模拟、确定性载荷、随机性载荷的计算以及基于可靠性的分析与设计.初步确定了风况的分布模型,建立了玻璃钢风力机叶片的疲劳设计模型.分析了在不考虑重力以及风轮转动情况下的空气动力的计算方法.讨论了诱导速度的推导以及计算方法.风力机叶片是旋转运动的机械,考虑剪切力、重力、斜风、塔影等对叶片载荷的影响,计算并分析了叶片在运行中的载荷.阵风、随机风的作用造成了风力机叶片上载荷的不均匀.这种载荷通过频谱来解决.然后分析了用于可靠性分析的几种载荷分布,特别考虑了用于极值分布的耿贝尔、二次正态、二次威布尔、三参数威布尔以及威布尔分布.最后,利用大型有限元软件ANSYS来对风力机叶片的可靠性进行分析.在这一部分首先讨论了叶片的模态分析以便进行随机振动分析,然后在施加几种不同分布载荷的情况下,计算出最大应力的分布情况.该文所采用的方法,涉及风力机叶片的载荷强度计算与可靠性分析,最终得到了研究对象的载荷强度计算以及可靠性评估的模拟方法.
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