風力機葉片腹板緣條結構分析

楊 瑞 ，張康康

（1.蘭州理工大學能源與動力工程學院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省風力機工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

葉片作為大型風力機最重要的部件之一，其強度、穩定性、振動和成本等在葉片結構設計中扮演著重要角色[1]。腹板結構在葉片中是主要承載剪應力的部件，因而又稱為抗剪腹板。大型風力機葉片腹板由復合材料制成，腹板上下邊緣與蒙皮粘結。

文獻[2]以蒙皮厚度、腹板厚度、剛性肋條數與布置位置為設計變量，采用有限元法與改進遺傳算法相結合的方法實現葉片減重，但是沒有考慮葉片的實際鋪層情況。文獻[3]選取弦長、扭角、鋪層數、鋪層位置、腹板位置、主梁帽寬度等27 個參數作為設計變量，運用競爭博弈決策方法減輕了葉片質量，并且增加了風力機年發電量。文獻[4]采用基于斷裂力學有限元分析方法，分析了風力機葉片腹板粘接區的失效特征。文獻[5]對腹板根部開口形狀進行了研究，通過對根部段蒙皮與腹板粘處剪力、C 形口應力分布進行分析，從而得出了C 形開口的最佳形式。文獻[6]采用實驗及模擬的方法研究了葉片的強度要求、危險截面的分布及結構性能的合理性，提高了計算分析效率。腹板與蒙皮發生粘接脫離通常被認為是腹板失效的一種主要方式。文獻[7]利用ANSYS 軟件分析了5MW 風力機葉片的鋪層和主梁形式對固有頻率的影響。目前，國內外學者對腹板結構的研究主要集中在結構形式、鋪層方式、失效破壞等方面，對腹板緣條結構的研究較少。……