极限载荷下的风力机叶片复合材料损伤过程研究

摘要：

材料损伤问题研究是风力机叶片材料、结构和形貌优化的先决条件和重要基础.本文基于连续介质损伤力学提出一种风力机叶片面内复合材料渐进损伤分析和预测的新方法.在材料模型上首先构建材料的本构关系,然后基于连续介质损伤力学对HASHIN准则进行修正并定义材料的损伤演化规律,建立叶片复合材料本构关系与结构渐进损伤模型.通过编写用户自定义材料子程序(UMAT),实现了失效准则与材料退化准则在仿真软件中的应用.本文建立了复合材料风力机叶片分析模型;其次利用BEM理论计算叶片的风载荷,在时间历程下对分析模型施加渐进风载荷,用HASHIN准则模型判定复合材料的纤维和基体损伤模式;模拟了复合材料叶片面内损伤起始、演化直至失效的全过程;分析得出复合材料叶片在面内纤维与基体的损伤机理,及渐进损伤演化历程.算例分析表明:根据本方法得出的叶片损伤机理和演化历程,与工程实际情况相符;对极限载荷作用下风力机叶片强度和损伤预测有效.

关键词：复合材料、风力机、叶片、渐进损伤

分类号：TK83;TB33(风能、风力机械)

资助基金：国家自然科学基金重点项目51537007

在线出版日期：2021-05-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：29-37