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            如何實現湖南玻璃鋼風機葉片的優化

            編輯:長沙宇竟風機有限公司時間:2019-11-30

                幾乎所有大型設計項目的首要目標都是如何獲得最輕的重量。HyperSizer是一種復合材料結構分析及優化軟件,是專為含有復合材料的宇宙飛船設計的,其故障容差為零。這些設計必需在低重量與高強度之間找到樞紐性平衡點。風電行業,依然如斯。在設計湖南玻璃鋼風機葉片時,重量起著極其重要的作用。由于葉片更輕,它所采用的原材料就更少,就更易于制造和運輸,同時疲憊載荷也就更低。 
                因為風機葉片故障率仍高居不下(一項對桑迪亞有記載的風電設備的調查表明葉片故障率高達20%),故障停工代價高,不利于企業,因此,葉片設計師和制造商必需借助最佳方法來設計復合材料。 
                以HyperSizer軟件為例,它是一種復合材料結構應力分析和尺寸優化工具,可自動與很多有限元分析((FEA))解算器共同工作。在一個反饋環路中,HyperSizer軟件與有限元分析((FEA))解算器共同探索重量最小化、結構完整性和可制造性最大化的解決方案。該軟件采用一層接一層,甚至一個有限元接一個有限元的方式對設計進行快速評估,對整套復合材料結構進行分析。同時,對每一種復合材料層壓板設計的一切可能組合進行優化,使設計師幾乎能夠控制一切設計細節。 
                改善風機葉片設計將會進步葉片的效率和機能,削減捕捉風資源的本錢,使風能比石化燃料更具競爭力。為了增加風力發電機的發電容量,就必需增加葉片的長度(一個風電機所能捕捉的風能與其葉片長度面積成正比)。固然葉片的長度在不斷增加,但是其重量必需保持盡可能的輕。由于更輕的質量意味著更好的機能,更長的使用壽命,更低的制造本錢和更短的出產周期,所有這些因素都會進步風力發電機在能源市場上的競爭力。HyperSizer軟件在航空航天領域留下了寶貴的遺產,它匡助使用者從結構上削減了至少20%的重量,如美國國家航空和宇宙航行局(NASA),美國航空航天公司洛克希德馬?。↙ockheed Martin),波音公司(Boeing)和龐巴迪公司(Bombardier)。HyperSizer軟件同樣合用于風機葉片。 
                目前,實用規模風力發電機葉片的直徑范圍為40米到90米。但是,處于設計階段的概念葉片和原型葉片的直徑驚人的接近145米。跟著葉片變的更長,設計工程題目就變得越來越嚴峻,諸如結構強度、疲憊機能、抗彎不亂性、葉片硬度、翼尖繞曲度和扭曲限制。簡言之,葉片的重量必需盡可能的輕,具備足夠維持其空氣動力學外形的硬度,同時還要有足夠的耐用性來承載風力載荷且無材料損傷。此外,大型葉片必需對重量和硬度進行公道布局,避免因氣轉動性載荷引起的不不亂性。
               為了優化葉片設計,此軟件從傳統有限元分析結束的地方開始。它以一個有限元模型開始,同時與有限元分析解算器天衣無縫的結合,核實風機葉片的結構完整性,猜測所有氣轉動性載荷情況的故障模式,確定故障位置與載荷,從而達到所需的安全系數。為解決分歧格安全因素,或者選擇一種重量更輕的設計,通過對大量備選設計的尺寸和層壓板進行調查,該軟件可實現最優設計。從模型的設置、運行到測試結果和原始新設計的解讀,這一過程通常僅在4小時就能完成。 
                為了對假定分析方案、行業研究方案、葉片設計的敏捷性進行評估,HyperSizer軟件會紀錄風機葉片內部部件的載荷,確定一種板梁概念、橫截面尺寸、原材料與接口的最佳組合,風機葉片內部部件的載荷通過有限元分析計算得出,。為了達到這一目標,該軟件會對很多不同的失效模式進行分析,所有葉片區域、一切載荷情況和分析都可實現正安全邊際(安全系數為1)。此外,該軟件還可用于板材設計。例如,蜂窩板或泡沫夾心結構可能都相宜于剪切腹板,而結子的層壓板可能最適合葉片前緣。HyperSizer軟件可檢測不同的連接口及板材橫截面外形。 該軟件避免了人工計算、離線電子數據表、重建模型及長期運行成批功課。此外,它可對層片脫離和層片增加模式進行評估,有助于發現符合強度要求的最輕層壓板,且轉移區域最小。 
                HyperSizer可對含有螺栓、粘結接口(如剪切腹板與表層)的葉片區域進行評估。對螺栓區域進行分析,優化連接點的厚度,可防止由較重結構引起過度建造的一般性題目。而對粘結接口進行的高級分析則著眼于層間剪切和剝離應力、分層及裂紋萌生的研究。 
                材料的內置資料庫可控制材料的溫度及濕度依靠性機能,同時內置資料庫可根據軟件公司及項目資料進行定制。數據庫包括金屬物質(各向同性)、石墨和玻纖系統,夾芯板(蜂窩結構、泡沫結構、合成結構),混成積層板(膠帶、織物和金屬箔)。有了這一材料清單,使用者就可對100多種基于非有限元分析故障模式的所有載荷情況進行分析。 


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