
圖1(a) 葉片根端連接圖 圖1(b) T型螺栓接頭
表1 玻璃鋼及42 CrMo鋼的材料參數(shù)
參數(shù) |
玻璃鋼
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42 CrMo鋼
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密度[kg/m3]
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1890
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7850
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軸向彈性模量EX[GPa]
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27
|
210
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徑向彈性模量EY[GPa]
|
5.5
|
—
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環(huán)向彈性模量EY[GPa]
|
11
|
—
|
剪切模量GXY[GPa]
|
1.3
|
—
|
剪切模量GYZ[GPa]
|
7
|
—
|
剪切模量GXZ[GPa]
|
1.3
|
—
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泊松比NUXY [-]
|
0.3
|
0.3
|
泊松比NUYZ [-]
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0.4
|
—
|
泊松比NUXZ [-]
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0.3
|
—
|
許用拉伸強(qiáng)度[MPa]
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308
|
900
|
許用壓縮強(qiáng)度[MPa]
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-247
|
-850
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2.2 載荷及邊界條件
在變漿風(fēng)力機(jī)組中,軸承插在每個(gè)葉片和輪轂之間,使葉片可以繞軸旋轉(zhuǎn)或調(diào)節(jié)槳距。其中軸承的內(nèi)環(huán)螺圈與葉片根端的T型螺栓接頭連接,而外環(huán)螺圈固定到輪轂上[5]。同時(shí)為了使葉根的疲勞荷載影響減至最小,標(biāo)準(zhǔn)操作是給T型螺栓加上預(yù)緊力,對于1.5MW級變速變槳風(fēng)力機(jī),對其葉根的每個(gè)T型螺栓施加預(yù)緊力300 kN。
葉片在正常工作狀態(tài)和故障情況下,會(huì)受到各種不同的風(fēng)況影響。根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第一部分 安全要求》(IEC61400-1)規(guī)范[6],通過氣動(dòng)載荷計(jì)算等,到葉片根端處的極限葉根彎矩5360 kNm及軸向力250kN。
3 有限元分析
ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電磁、聲熱以及耦合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、土木、水利、航空、電子、生物等眾多領(lǐng)域,是這些領(lǐng)域進(jìn)行國際國內(nèi)分析設(shè)計(jì)技術(shù)交流的主要分析平臺[7]。