风电叶片全尺寸检测和结构分析

【摘要】： 近年来,中国风能产业飞速发展,风电机组及零部件产量不断增加,但相关设备的检测,尤其是叶片检测却相对滞后。本文利用中科院工程热物理所与保定国家新能源产业基地合作建立的风电叶片检测平台对某MW级风电叶片进行了全尺寸模态试验的研究。试验采用不测力法,分挥舞和摆振两个方向对叶片的振动模态进行了测试。将采集到的时域信号进行处理,得到叶片的振动特性,并利用MAC、MOV等准则对试验结果进行了验证。结果表明所采用试验方法适用于全尺寸叶片的检测。 本文针对大型风电叶片的特点,对叶片结构进行简化,并在此基础上建立叶片计算模型,利用有限元方法对叶片的模态进行了数值模拟,得到叶片的振动特性。通过对有限元模态计算和试验模态分析结果的比较,验证了计算方法的可靠性。最后,分析了两种模态分析方法的优缺点,为有限元方法在叶片检测和设计中的应用提供有力参考。 【关键词】：风电叶片 检测 模态测试 有限元
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 图目录9-11
• 表目录11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究背景12-15
• 1.1.1 国内外风电产业发展状况12-13
• 1.1.2 国内外风电机组发展状况13-14
• 1.1.3 风电叶片的检测14-15
• 1.2 风电叶片检测研究发展状况15-17
• 1.2.1 风电叶片检测介绍15
• 1.2.2 国内外风电叶片检测研究现状15-17
• 1.3 本文主要工作17-18
• 第二章 风电叶片的结构特征18-24
• 2.1 风力机载荷设计18-19
• 2.2 风电叶片的结构特征19-23
• 2.2.1 叶片材料19-20
• 2.2.2 常用叶片结构20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 风电叶片全尺寸模态检测24-46
• 3.1 试验描述24-27
• 3.1.1 叶片检测相关标准24
• 3.1.2 试验基本状况24-27
• 3.2 模态试验分析27-45
• 3.2.1 模态试验分析简介27-29
• 3.2.2 主要试验设备29-31
• 3.2.3 模态试验过程31-44
• 3.2.4 结果分析44-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第四章 有限元计算及与试验对比分析46-58
• 4.1 风电叶片模态有限元分析46-52
• 4.1.1 有限单元法(FEA)在风电叶片分析中的应用现状46-47
• 4.1.2 分析方案47-52
• 4.2 结果分析52-57
• 4.2.1 模态计算结果52-55
• 4.2.2 与试验结果比较55-56
• 4.2.3 结论56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文、申请的专利及获奖情况63-64
• 致谢64

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