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要使風(fēng)力機(jī)葉片的試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的偏差滿(mǎn)足GL規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)要求,那么數(shù)值模型與葉片的實(shí)際試驗(yàn)狀態(tài)相吻合是很關(guān)鍵的。一般應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行葉片結(jié)構(gòu)分析時(shí),邊界條件為約束葉片根部,而實(shí)際在進(jìn)行靜力試驗(yàn)時(shí),葉片是安裝在輪轂上,輪轂再與支座固定在一起的,而輪轂并非剛體,因此模型中應(yīng)考慮其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。本文結(jié)合某大型水平軸風(fēng)力機(jī)葉片的試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬分析,證實(shí)了在葉片模型中加輪轂這種修正方法是有效的。
基于有限元分析方法,針對(duì)復(fù)合材料在風(fēng)電葉片制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷——纖維波紋,建立了一種有限元微觀模型預(yù)測(cè)單向均一波紋板的力學(xué)性能。在ANSYS軟件中,采用參數(shù)化建模方法,建立正弦曲線(xiàn)狀波紋的單胞模型,即代表性體積元(RVE)。采用均勻化方法,建立周期性邊界條件,求出不同的加載條件下平均應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系,進(jìn)而得到等效剛度。此外,對(duì)軸向壓縮載荷下纖維基體局部應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬和計(jì)算。結(jié)果表明,波紋比對(duì)復(fù)合材料剛度影響較大,特別是縱向楊氏模量損失嚴(yán)重,正應(yīng)力和層間應(yīng)力在沿波紋方向發(fā)生了顯著變化。
為了確定等效體積單元(RVE)模型中磚砌體材料的破壞準(zhǔn)則,選取3種組砌方式、2種灰縫厚度和10種壓應(yīng)力水平,通過(guò)特別設(shè)計(jì)的夾具對(duì)144個(gè)磚砌體試件進(jìn)行了壓剪破壞試驗(yàn).綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬對(duì)破壞面光滑性的要求,發(fā)現(xiàn)Drucker-Prager準(zhǔn)則可用于描述磚砌體材料的壓剪破壞,其參數(shù)可由試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定.將標(biāo)定后的Drucker-Prager準(zhǔn)則應(yīng)用于RVE模型,對(duì)磚砌體試件抗壓試驗(yàn)和磚砌體墻靜力試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符.研究手段和成果可為磚砌體材料或結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析提供參考.