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国际标准刊号：ISSN 1000-582X
国内统一刊号：CN 50-1044/N
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| 大型风力机叶片快速建模及损伤模拟方法研究 |
| 投稿时间：2022-02-22 修订日期：2022-03-18 |
| 关键词:风机叶片 复合材料 有限单元法 损伤模拟 模态分析 |
| 基金项目:国家自然科学基金(52078084)；重庆市技术创新与应用发展(cstc2020jscx-msxmX0180). |
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| 摘要: |
| 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是至关重要的。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。 |
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