基于T型連接的裝配式風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)分析與試驗研究.pdf

1、隨著能源短缺、環(huán)境污染等問題日益突出，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源受到了越來越多的關(guān)注。近年來我國新增風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)位于世界第一。隨著風(fēng)機(jī)功率逐步提高，相應(yīng)的葉片也不斷增長。我國目前使用最為廣泛的兆瓦級風(fēng)電機(jī)葉片長度一般超過40m，國外Vestas公司生產(chǎn)的V112-3.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片達(dá)到了55m。葉片長度的增長帶來葉片運(yùn)輸上的困難與挑戰(zhàn)。以我國能源相對短缺的云貴川及湖南部分區(qū)域為例，風(fēng)資源處于四類風(fēng)區(qū)，年平均風(fēng)速約6.0m/

2、s左右，必須使用長葉片來增加捕風(fēng)能力。而這些區(qū)域的風(fēng)場均處于高原或丘陵地區(qū)，為了葉片的運(yùn)輸必須花巨資修建道路，而且運(yùn)輸困難、風(fēng)險高、運(yùn)輸成本高。將大型風(fēng)電機(jī)葉片進(jìn)行分段制造和運(yùn)輸，到現(xiàn)場后再進(jìn)行裝配，是解決長葉片運(yùn)輸難題的有效途徑。本文在此背景下，提出了基于T型連接的預(yù)應(yīng)力裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)方案，在介紹裝配式葉片的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上、開展了模型試驗以及有限元分析。
　　本文的具體介紹包括以下幾方面：
　　（1）首先，介

3、紹了裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)選型，提出了一種預(yù)應(yīng)力裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)方案，本文提出的結(jié)構(gòu)方案是基于T型連接將分段葉片裝配組裝在一起，重點(diǎn)介紹了裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的具體結(jié)構(gòu)形式。
　　（2）其次，通過有限元軟件 ABAQUS，對本文提出的裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)形式，建立裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片連接段的有限元模型，根據(jù)該類型葉片實際的受力，模擬出連接段在此受力情況下的應(yīng)力水平，驗證了本文提出的裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)方案

4、的可行性。通過預(yù)應(yīng)力的施加，保證了連接段在雙向彎矩的作用下始終保持受壓狀態(tài)，避免連接處玻璃纖維出現(xiàn)拉應(yīng)力而出現(xiàn)開裂。
　?。?）然后，設(shè)計并制作了裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片連接段中一個連接單元的模型試件，并進(jìn)行了連接單元的拉伸試驗，得到了葉片連接單元各部件的應(yīng)力情況，進(jìn)一步驗證了裝配式風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)方案的可行性。
　?。?）最后，通過有限元軟件ABAQUS建立連接段單元的有限元模型，模擬和拉伸試驗完全相同的受力情況，得到各部件