【正文】 荷加載在Z方向。1）離心拉伸應力 （33）式中： 葉片密度； 葉片旋轉(zhuǎn)角速度；R截面半徑； F葉片截面面積2）氣動彎曲應力軸向氣動力： （34） i=1，2.，3…… （35）進出口邊的軸面速度；理論流量；進口邊處的軸面流體過斷面形成線的質(zhì)量中心半徑；上述形成線的長度；排擠系數(shù)，=1(z葉片數(shù)，圓周厚度，其中,，z, 已知)。3）離心彎曲應力 離心力： （310）式中：其他符號同前。本文采用的材料是玻璃鋼材料。為建立正確、合理的有限元模型，必須考慮到網(wǎng)格數(shù)量、密度、網(wǎng)格分界點以及布局等因素。本文采用自適應網(wǎng)格劃分方式，主要從葉片的徑向和環(huán)向進行劃分，在徑向方向考慮其縱向加強筋梯度變化為網(wǎng)格劃分控制點。載荷可以在實體模型上或有限元模型上直接加載，最終都在有限元程序求解前轉(zhuǎn)化到節(jié)點或單元上[19]。GUI命令為“Solution—Define Loads—Apply—Structural—Displacement—On Lines”定義好如圖35示：圖35 模型定義約束ANSYS程序中的結(jié)構靜力分析是用來計算在固定不變的載荷作用下結(jié)構的響應，即由于穩(wěn)態(tài)載荷引起的系統(tǒng)或部件的位移、應力、應變和力。在正常運行過程中，風力機葉片的受力情況非常復雜，為了研究問題方便，把外界的作用力簡化為三種:氣動力、重力和慣性力。將葉片所受的空氣動力載荷簡化為翼型截面的集中力載荷，因彎矩載荷由集中力載荷產(chǎn)生，所以在進行有限元模擬中，對葉片模型施加集中力載荷與重力載荷；因本文是對單個葉片進行模擬分析，要把葉片作為懸臂粱進行約束，所以邊界約束條件就是對葉片根部截面的完全約束由式（31）、式（32）計算出各截面升力、阻力載荷，由表31中數(shù)據(jù)計算出慣性力載荷、重力載荷，對葉片截面依次加上升力載荷、阻力載荷、慣性力及重力載荷后，進行求解。其值如表32所示：表32 風機葉片所受的簡化載荷 截面編號 （升力N） （重力+阻力N） （慣性力N）1 2362 6400+130 28222 3012+96 15343 1467 1664+ 4 1424 +56 5 1341 + 28396 1082 237+46 7 660 67+30 8 39+22 9 305 + 由上表知模型個截面的三相載荷，從而在ansys中對模型施加載荷，先將坐標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”選中相關區(qū)域，輸入載荷。然后進行求解。Ansys開始運行就算，當提示“Solution is done”表示計算以完成。其各個方向的應力圖、位移圖、應變圖分別如圖示圖37 總的位移圖圖38 X方向位移圖圖39 X方向應力圖圖310 X方向應變圖X方向的位移圖如圖 38 所示。 從圖上可以看出，X方向的最大應力和最小應力發(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，X方向應變?nèi)鐖D310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，最小位移發(fā)生在葉尖處，其值為Y方向應力圖如212圖示，從圖上可以看出，Y方向最大應力及最小應力發(fā)生在葉根附近截面的不同側(cè)上其值為，Y方向應變?nèi)鐖D313所示。從圖上可以看出，最大位移發(fā)生在葉根處，其值為大小位移發(fā)生在最大弦長處其值為Z方向應力圖如315圖示。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葉片強度和剛度有一定的影響。翼型形狀的優(yōu)化將是葉片優(yōu)化中永遠不變的主題，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。翼型在葉片中的排列位置也將影響葉片的剛度和強度，因此葉片中翼型的排列方式也是優(yōu)化的另一重要課題。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。由此，我們可以從加載方式上進行優(yōu)化，如改變?nèi)~片安裝角，讓葉片受力方式簡化成只受集中力和彎矩的作用等。，基于截面坐標，通過坐標變換方法對葉片進行了三維建模，為風機葉片設計者提供了一種較為方便、精確、快速的三維建模方法，同時也給后續(xù)的葉片氣動性能計算奠定了基礎3. .考慮葉片實際連接情況，將其視為剛性連接，對葉片根部采用全約束簡化為懸臂梁進行強度和剛度分析。風機葉片的設計、優(yōu)化已經(jīng)成為風機優(yōu)化的主題之一，也是風力發(fā)電的關鍵技術的標志。本文只是做了最初步的研究，還有很多不足，為了提高弦長和扭角的計算精度，可增加葉片截面數(shù)量，以及適當選擇計算參數(shù)，建立更精確地模型，確保得到更精確的分析結(jié)果。論文字里行間都凝結(jié)著導師的無私指導的結(jié)晶，感謝燕老師為我的學業(yè)付出的辛苦工作。謹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，你們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，勤勉的工作作風，無私的精神給我留下了深刻的記憶。感謝一直都對我無私付出、默默奉獻的家人，作為我無條件的支持者給予我莫大的鼓勵與支持，能讓我追尋自己的路，謝謝你們！參考文獻[1] 李彥蓉. 風力發(fā)電機葉片結(jié)構有限元分析[D]. 華北電力大學碩士學位論文,2011,3[2]王學永. 風力發(fā)電機葉片設計及三維建模[D]. 華北電力大學碩士學位論文，2008,5[3]吳曉. 風機葉片的強度和剛度優(yōu)化設計[D]. 蘭州理工大學碩十學位論文,2011,6[4]何顯富. 風力機設計、制造與運行[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009[5]芮曉明, 柳亦兵, 馬志勇. 風力發(fā)電機組設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.[6] 王民浩. 2008年中國風電技術發(fā)展研究報告[M]. 北京：中國水利水電出版社，2009[7]龍馭球. 有限元法概論(上冊)[11]朱蕾. 復合材料風力發(fā)電機葉片結(jié)構優(yōu)化設計[D]. 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文,2007,7[12]李成良. 風機葉片結(jié)構分析與優(yōu)化設計[D]. 武漢理工大學碩士論文，2008,11[13]賈玉梅. 風力發(fā)電機葉輪葉片新技術的發(fā)展[J]. 《新技術新工藝》. 數(shù)字技術與機械加工工藝裝備. 2008，10：4345[14]張曉明. 風力發(fā)電復合材料葉片的現(xiàn)狀與未來[J]. 纖維復合材料2006 ，60(2)：6063[15]李成良，王繼輝，薛忠民，李軍向. 基于ANSYS的大型風機葉片建模研究[D]. 2009，2：5255[16]丁毓峰. ANSYS . 北京：電子工業(yè)出版社，2011[17]薛風先，胡仁喜，：機械工業(yè)出版社，2010[18]張洪信，：機械工業(yè)出版社，2008[19][D].碩士學位論文:西華大學，2008[20]黃曉東，孫正軍，江澤慧. 風機葉片的發(fā)展概況和趨勢[J]. 太陽能學報. 2007，4：3739[21]王琪，周蘭影，盧穎. 空間葉片的強度校核與分析[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學學報2001，23(4)：105107