風力發電葉片主梁彎扭耦合設計研究

    至此得出了單向層層合板耦合控制參數最簡潔的表達式，分析式(23)和式(24)，式中Q_ij(i,j＝1,2,6)是層合板鋪層模量分量，只與材料本身和鋪層角有關，即耦合控制參數α只與鋪層材料有關，而與幾何形狀參數無關。為了驗證材料對彎扭耦合的影響，選擇了兩種材料進行對比，一種是玻纖單向布，一種是碳纖布，材料性能參數見表1。[-page-]

        
    下面分兩種情況進行討論，一種為鋪層角θ＝0°,一種為鋪層角θ≠0°。

                
    當θ=0°時,如圖1所示,坐標系方向與鋪層主軸方向一致，Q_ij(i,j＝1,2,6)為層合板單層正軸模量分量，則有：

    
    由表1，并聯立式(21)和式(25)即可得到耦合控制系數α＝0。
    當時θ≠0°，如圖2所示，坐標系方向與主軸成一夾角θ(鋪層角)。Q_ij(i,j=1,2,6)為層合板單層偏軸模量分量，用Q'_ij(i,j＝1,2,6)來表示，則有：

            
    其中，m＝cosθ；n＝sinθ。將式(26)代入式(21)可求得耦合控制系數α。圖3為層合板α隨材料和鋪層角的變化曲線，圖中α值的大小表明，耦合程度對材料并不是在所有鋪層角上都很敏感，對于表1中的兩種材料鋪層角在5~45°，-45~5°之間，耦合程度相差相對較大。對于碳纖維／環氧鋪層材料，層合板耦合控制參數在α±25°取得最大值0.796，在15~30°之間，相差很小，都在4％以內。