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【正文】 839 6 1082 237+46 7 660 67+30 8 39+22 9 305 + 由上表知模型個(gè)截面的三相載荷，從而在 ansys 中對(duì)模型施加載荷，先將坐標(biāo)系移至某一截面命令為 WorkPlane— Offset WP To— xyzLocations +，移至截面后在加載，ansys 加載的 GUI 命令為“ Solution — Define Loads — Apply — Structural —Force/Moment— On Nodes”選中相關(guān)區(qū)域，輸入載荷 。如圖 36所示： 截面編號(hào) 集中力載荷( N ) 彎矩載荷( N * m )1 3680 +042 2740 +043 1560 +044 1720 +045 3140 +046 2700 +037 2300 +038 990 +039 610 820 共 37 頁(yè) 第 24 頁(yè) 圖 36 截面施加載荷 重復(fù)上述過程，將個(gè)截面載荷分別加載即可。然后進(jìn)行求解。 GUI 命令為“ Soiution— Slove— Current LS”。 Ansys 開始運(yùn)行就算，當(dāng)提示“ Solution is done”表示計(jì)算以完成。 共 37 頁(yè) 第 25 頁(yè) 本工況考慮了氣動(dòng)力的升力和阻力載荷、重力載荷和慣性力載荷。其各個(gè)方向的應(yīng)力圖、位移圖、應(yīng)變圖分別如圖示 圖 37 總的位移圖 共 37 頁(yè) 第 26 頁(yè) 圖 38 X 方向位移圖 圖 39 X 方向應(yīng)力圖 共 37 頁(yè) 第 27 頁(yè) 圖 310 X 方向應(yīng)變圖 X方向的位移圖如圖 38 所示。從圖中可以看出，工況下 X方向的最大位移發(fā)生在葉尖處，其值為 mEX a x, ??? ，最小位移發(fā)生在葉根處，其值為mEX a x, ???? X方向應(yīng)力圖如圖 39 所示。 從圖上可以看出， X方向的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力發(fā)生在距葉尖約 1/10 處的翼型截面的不同側(cè)上，其值分別為 M PaX a x, ?? ，M PaX in, ??? X方向應(yīng)變?nèi)鐖D 310所示。從圖上可以看出， X方向的最大應(yīng)變和最小應(yīng)變發(fā)生在距葉尖約 1/10 處的翼型截面的不同側(cè)上，其值為 a x, ?? EX? ，083 8 in, ??? EX? 共 37 頁(yè) 第 28 頁(yè) 圖 311 Y 方向位移圖 圖 312 Y 方向應(yīng)力圖 共 37 頁(yè) 第 29 頁(yè) 圖 313 Y 方向應(yīng)變圖 Y 方向的位移圖如圖 311 所示。從圖中可以看出，工況下 Y 方向的最大位移發(fā)生在葉根處某一截面上，其值為 mEY 031 0 a x, ??? ，最小位移發(fā)生在葉尖處，其值為032 4 in, ??? EY? Y方向應(yīng)力圖如 212圖示，從圖上可以看出， Y方向最大應(yīng)力及最小應(yīng)力發(fā)生在葉根附近截面的不同側(cè)上其值為 PaY 6094m ax, ?? ， PaY in, ??? Y方向應(yīng)變?nèi)鐖D 313所示。從圖上可以看出， Y方向最大應(yīng)變及最小應(yīng)變?cè)谌~根處某一截面的不同側(cè)上，其值分別為 a x, ?? EY? ， 091 3 in, ??? EY? 共 37 頁(yè) 第 30 頁(yè) 圖 314 Z 方向位移圖 圖 315 Z 方向應(yīng)力圖 共 37 頁(yè) 第 31 頁(yè) 圖 316 Z 方向應(yīng)變圖 Z 方向位移圖如 314 圖示。從圖上可以看出，最大位移發(fā)生在葉根處，其值為 a x, ?? EZ? 大小位移發(fā)生在最大弦長(zhǎng)處其值為 in, ??? EZ? Z方向應(yīng)力圖如 315圖示。從圖上可以看出，最大應(yīng)力及最小應(yīng)力發(fā)生在葉根某一截面出的不同側(cè)，其值分別為 PaZ ax, ?? ， PaZ in, ??? Z方向應(yīng)變?nèi)鐖D 316示，從圖上可以看出，最大應(yīng)變及最小應(yīng)變發(fā)生在葉根某一截面上的不同側(cè)，其值分別為 a x, ?? EZ? ， 092 5 in, ??? EZ? 從以上比較中我們可以得出：應(yīng)力、位移、應(yīng)變的最值大小及所處位置與翼型 形狀、位置及所加載荷方式有關(guān)。 由以上分析可知：翼型種類、翼型在葉片中的排列位置及所加載荷均對(duì)葉片強(qiáng)度和剛度有一定的影響。因此，在優(yōu)化時(shí)應(yīng)從以下方面著手 [20]： 1）翼型。翼型形狀的優(yōu)化將是葉片優(yōu)化中永遠(yuǎn)不變的主題，在此 優(yōu)化中，可以選擇優(yōu)化翼型幾何參數(shù)，翼型材料等等。 2）位置。翼型在葉片中的排列位置也將影響葉片的剛度和強(qiáng)度，因此葉片中翼型的排列方式也是優(yōu)化的另一重要課題。 共 37 頁(yè) 第 32 頁(yè) 3）加載方式。在文中我們采用了三種不同的加載方式，得出了不同的結(jié)論。有結(jié)論中可以看出，第一類工況下應(yīng)力最值較大，優(yōu)化時(shí)可從減輕重量、減小慣性等方面入手；有集中力和彎矩作用的葉片變形最值均較小 [21]；而氣動(dòng)力、重力、慣性力作用的葉片變形較大。由此，我們可以從加載方式上進(jìn)行優(yōu)化，如改變?nèi)~片安裝角，讓葉片受力方式簡(jiǎn)化成只受集中力和彎矩的作用等。 共 37 頁(yè) 第 33 頁(yè) 本文以風(fēng)機(jī)葉片為研究對(duì)象，采用 NACA 系列翼型，在葉片的數(shù)據(jù)采集、三維建模和強(qiáng)度分析等方面進(jìn)行了研究，主要工作及結(jié)論如下 : ，系統(tǒng)地介紹了風(fēng)機(jī)葉片的幾種葉展形狀設(shè)計(jì)模型，并采用了 NACA4412 翼型，使用 Profili 軟件采集葉素?cái)?shù)據(jù)，得到可用于三維建模的數(shù)據(jù)序列。 Pro/e 軟件，基于截面坐標(biāo)，通過坐標(biāo)變換方法對(duì)葉片進(jìn)行了三維建模，為風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)者提供了一種較為方便、精確、快速的三維建 模方法，同時(shí)也給后續(xù)的葉片氣動(dòng)性能計(jì)算奠定了基礎(chǔ) 3. .考慮葉片實(shí)際連接情況，將其視為剛性連接，對(duì)葉片根部采用全約束簡(jiǎn)化為懸臂梁進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。考慮到葉片模型為殼體結(jié)構(gòu)，通過將計(jì)算的彎矩載荷等效為線性分布力載荷的方案進(jìn)行加載，最終應(yīng)用有限元分析軟件 ANSYS 進(jìn)行了進(jìn)行葉片強(qiáng)度分析 .并得出優(yōu)化方向。 風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)、優(yōu)化已經(jīng)成為風(fēng)機(jī)優(yōu)化的主題之一，也是風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)志。風(fēng)力發(fā)電的主要課題之一就是風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。本文只是做了最初步的研究，還有很多不足，為了提高弦長(zhǎng)和扭角的計(jì) 算精度，可增加葉片截面數(shù)量，以及適當(dāng)選擇計(jì)算參數(shù)，建立更精確地模型，確保得到更精確的分析結(jié)果。 共 37 頁(yè) 第 34 頁(yè) 致謝 本文的研究工作及論文的最終成文是在燕怒老師悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。論文字里行間都凝結(jié)著導(dǎo)師的無(wú)私指導(dǎo)的結(jié)晶，感謝燕老師為我的學(xué)業(yè)付出的辛苦工作。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識(shí)淵博、刻苦鉆研的精神，給我留下了深刻的印象并使我終生受益。謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！ 感謝所有教過我的老師，你們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，勤勉的工作作風(fēng)，無(wú)私的精神給我留下了深刻的記憶。 感謝一起愉快生活、學(xué)習(xí)的 081053 班所有同學(xué)，和你們一起的四年是我人生中一筆可貴的財(cái)富。 感謝一直都對(duì)我無(wú)私付出、默默奉獻(xiàn)的家人，作為我無(wú)條件的支持者給予我莫大的鼓勵(lì)與支持，能讓我追尋自己的路，謝謝你們！ 共 37 頁(yè) 第 35 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 李彥蓉 . 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)有限元分析 [D]. 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 ,2020,3 [2]王學(xué)永 . 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)及三維建模 [D]. 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2020,5 [3]吳曉 . 風(fēng)機(jī)葉片的強(qiáng)度和剛度優(yōu)化設(shè)計(jì) [D]. 蘭州理工大學(xué)碩十學(xué)位論文 ,2020,6 [4]何顯富 . 風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行 [M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2020 [5]芮曉明 , 柳亦兵 , 馬志勇 . 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) [M]. 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020. 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