有限元法在风力发电机组复合材料叶片疲劳分析中的应用

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过去30年间，风力发电机组叶片（WTB）经历了显著发展，尺寸不断增大，复合材料被广泛应用于制造工艺中。通过数值模拟评估叶片强度和结构完整性，有效促进了风力发电机组装机容量的增加和风电成本的降低。本研究开发了DLoad子程序，用于评估和监测大型风力发电机组叶片在多种静载工况下的结构完整性。采用有限元法进行疲劳分析，将开发的DLoad子程序与ABAQUS有限元分析软件相结合，取得了良好效果。研究结果表明，所选择的铺层参数和复合材料能够为风力发电机组提供所需的结构强度。DLoad子程序的疲劳分析结果显示，施加载荷越大，叶片失效越快。Hashin失效准则表明，基体和纤维的损伤分布遍布整个叶片，但失效仅在达到能量阈值后才会发生，该阈值取决于所用复合材料和铺层参数。所选择的铺层方案能够使风力发电机组叶片承受海上极端气候条件。

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