在《华尔街日报》最近发表的一篇文章复合结构,研究人员讨论了结构反应和设计38-meter截面的风力涡轮机的叶片置于严重的静态加载。
研究:设计和结构响应38-meter截面的风力涡轮机的叶片在极端静态加载。图片来源:Bildagentur Zoonar GmbH / Shutterstock.com
背景
由于其优越的性能,纤维增强聚合物复合材料(FRPCs)继续增加使用在各种各样的行业。风力涡轮机(WT)叶片的长度已经稳步增长来捕获更多的风能,同时降低其成本。WT刀片太长,然而,可能会造成交通问题,因为他们的长度往往超过道路和交通车辆的尺寸。截面叶片与不同领域提出了解决这些问题。此外,连接螺栓强度,尤其是疲劳强度是一个重要的和具有挑战性的问题。
关于这项研究
在这项研究中,作者描述了叶片截面的施工和设计具有独特的连接和组合安排基于38-meter平均商业风力涡轮机叶片。根据国际标准,原型叶片在强大的静态负载下测试。
梁帽的菌株,三明治结构,剪切网和记录,以及相邻段的接触状态和螺栓加载了。合适的连接和配置提出了最优的复合模式划分区域周围的制造和设计的38-meter-long截面叶片分析其整体和连接特性以增加截面叶片的可靠性。
研究人员进行了complete-scale极端静态测试四个方向来满足商业叶片的标准。整体结构反应了通过观察加载点的变形量,结构稳定,和几个关键部分,材料强度和接触状态划分部分螺栓接合和螺栓载荷的测定来研究负载特征条件下的预装不足multi-bolted关节。
团队提出了一个有前途的替代方法的连接设计和制备的复合布局商业截面叶片。叶片截面的整体可靠性和成本效率。提出的分段刀片的设计和生产特性进行了讨论。实验的设置以及测试进度。实验结果的全面截面叶片材料强度而言,检查叶片歪斜,分段连接的状态和应力,结构稳定。
观察
在40%和100%分瓣螺栓疲劳载荷,分析方法(ϕ= 0.168和ϕ= 0.194)与实验结果吻合良好。所有的菌株有个很小的大小,少于800µε。内部压力的应变的WT叶片(PS)的15米段不规律的波动,显示上传和卸载操作之间的实质性差异,峰值压应变的少于200µε。
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的截面和不分叶片质量6462公斤和5850公斤,分别。相比不分叶片,叶片截面的质量是增加了10.5%。额外的设备包括定位法2020欧洲杯下注官网兰和螺栓,可以多次重复使用。上述设备的额外成本经验确定为2.0%。2020欧洲杯下注官网相比不分38-meter商业叶片,叶片截面的整体生产成本上升了8.22%。
截面叶片被发现能够承受极端的静态压力应用到商业叶片,叶片的分段连接了超过122%的极端静载荷不透露任何伤害。截面叶片的变形量变化的线性加载应用装卸过程中的所有加载实例。完成卸货后,残余变形量小,没有检测到整体刚度退化。
结论
总之,本研究阐明截面叶片的设计和制造具有独特的连接配置和组合的布局基于一个典型38-meter商业叶片以及实验测试的原型叶片在极端的静态负载的情况下按照国际标准。相比等效不分叶片,叶片截面成功抵制非常静态压力只有一个小的生产成本增加。
作者强调,该方法可以用来为截面叶片设计multi-bolted关节。他们还认为,为了减少界面分离的分段连接,multi-bolted关节部分连接的设计需要改进,为了进一步验证截面叶片的可靠性,必须进行更多的测试,特别是疲劳试验,在未来的工作。
源
,Q。、Shengguan问。明明,,Z。,等。设计和结构响应38-meter截面的风力涡轮机的叶片在极端静态加载。115487(2022)复合结构。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263822322002781
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