發(fā)電機實訓(xùn)報告

發(fā)電機實訓(xùn)報告目錄緒論21.1引言21.2發(fā)電機實訓(xùn)目的及意義2發(fā)電機的拆裝22.1拆裝步鄹22.2拆裝過程中的注意事項3發(fā)電機的故障檢測4結(jié)束語4緒論1.1引言電能是現(xiàn)代社會最主要的能源之一，發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。隋著汽車技術(shù)的進步，汽車的用電量越來越高。20年前，中級轎車的發(fā)電機輸出功率一般只有500瓦左右，現(xiàn)在一般中級轎車發(fā)電機都在1000瓦左右。發(fā)電機功率的增加是隨著車上用電設(shè)備增加而增加的。現(xiàn)在汽車上的發(fā)電機都是風(fēng)冷式發(fā)電機，由皮帶輪后的風(fēng)扇吹風(fēng)進入機殼進行冷卻。在現(xiàn)有風(fēng)冷式發(fā)電機構(gòu)造的限制下，功率的增加必然會導(dǎo)致發(fā)電機體積的加大。1.2發(fā)電機實訓(xùn)目的及意義熟悉發(fā)電機的結(jié)構(gòu)：掌握拆裝發(fā)電機的程序、工具量具和儀器的使用、拆裝發(fā)電機的技術(shù)要求。通過寫實驗報告掌握拆裝發(fā)動機工藝文的基本功。發(fā)電機的拆裝2.1拆裝步鄹外部清洗。用蘸有少許清洗劑的抹布將發(fā)動機表面擦拭干凈。注意：抹布不能有液體漏出，汽油清洗劑不能接觸絕緣拆下電刷組要求：拆下螺絲時要注意用手壓住電刷組因內(nèi)部有彈簧拆下電刷組后應(yīng)放在和靠處以防電刷拆斷，粘上污物拆下連接前后端蓋的拉近螺栓分開前后端蓋：要求：分解前先做好的裝配標(biāo)記釘子一定隨后端蓋在一起一般轉(zhuǎn)子和前端皮帶輪在一起除非前軸承損壞、若前后蓋不能輕易分開時，可用橡皮錘輕輕敲打或用拉器分解嚴防重擊。若將轉(zhuǎn)子和前端皮帶輪分解在裝配時其擰緊力矩要lOON.m拆掉防護罩的螺釘取下防護罩擦下釘子上四個接線端三相繞組首段及中性點在散熱板上連接螺母使定子與后端該分離擦下后端蓋上緊固整流器總成的螺釘零的清洗要求：對機械部分可用汽油或清洗液清洗對電氣部分用干凈棉紗擦失去表面塵土、臟污將整流器裝到后端蓋擰上緊固螺釘要求：擰緊力矩：4.5N.m將定子總成與后端結(jié)合將定子繞線上的四個接線端子后端蓋孔中穿出將接線端分別連接在要求：整流器的接線螺釘上擰緊力矩：30N.m裝防護罩要求：擰緊力矩8N.m合上前后端蓋擰上前后端蓋拉近螺栓要求：擰緊力矩：8N.m裝回電刷架總成要求：擰緊力矩：6N.m2.2拆裝過程中的注意事項（1）電器接線時注意事項1） 須注意發(fā)電機的搭鐵極性，決不允許接反。如果發(fā)電機與蓄電池的極性接反，將造成功率二極管正向?qū)嬗写箅娏魍ㄟ^將其燒毀。因此，更換蓄電池時，要求起其極性正確。2） 嚴禁使用螺絲刀或?qū)Ь€將發(fā)電機“電樞”接線柱與外殼短接，以此查看是否有火花來檢查發(fā)電機是否發(fā)電，尤其在速度高的情況下更要注意。因為，這樣短接造成的瞬時大電流或感應(yīng)所產(chǎn)生的高電壓容易使二極管被擊穿或燒壞。3） 發(fā)電機高速轉(zhuǎn)動時，不應(yīng)突然關(guān)閉電源開關(guān)，以免瞬時電壓過高，造成整流元和調(diào)節(jié)器中半導(dǎo)體元的損壞。4） 當(dāng)發(fā)電機不發(fā)電或充電電流很小時，就及時找出故障部位，不要長期繼續(xù)運轉(zhuǎn)，因為發(fā)電機不發(fā)電或充電電流很小時，可能性是由于二極管損壞而引起的。5） 發(fā)電機和電壓調(diào)節(jié)器聯(lián)合工作時輸出電壓是很穩(wěn)定的，但在檢修和使用中必須與車上的蓄電池并聯(lián)使用。發(fā)電機的故障檢測1.外部檢驗?zāi)繙y點火線圈，若有絕緣蓋破裂或外殼碰裂，就會受潮而失去點火能力，應(yīng)予以更換。2.初次級繞組斷路、短路和搭鐵檢驗1） 測量電阻法用萬用表測量點火線圈的初級繞組、次級繞組以及附加電阻的電阻值，應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準，否則說明有故障，應(yīng)予以更換。2） 試燈檢驗法用試燈，接在初級繞組的兩接線柱上，若燈不亮則是斷路；當(dāng)檢查繞組是否有搭鐵故障時，可將試燈的一端與初級繞組相連，一端接外殼，如燈亮，便表示有搭鐵故障；短路故障用試燈不易查出。3.次級繞組的檢驗因為次級繞組的一端接于高壓插孔，另一端與初級繞組相連，所以檢驗中，當(dāng)試燈的一個觸針接高壓插孔，另一觸針接低壓接柱時，若試燈發(fā)出亮光，說明有短路故障；若試燈暗紅，說明無短路故障；若試燈根本不發(fā)紅，則應(yīng)注意觀察，當(dāng)將觸針從接柱上移開時，看有無火花發(fā)生，如沒有火花，說明繞組已斷路。因為次級繞組和初級繞組是相通的，若次級繞組有搭鐵故障，在檢查初級繞組時就已反映出來了，無需檢查。。結(jié)束語我們的實訓(xùn)結(jié)束了，但是在這次實驗中我學(xué)到了許多，不僅讓我對汽車上的發(fā)電機、起動機和分電器等汽車電器的結(jié)構(gòu)、工作原理及工作過程和各個電器之間的工作聯(lián)系有了進一步了解，而且讓我能將書上的理論與實物聯(lián)系起來，加深了對各電器工作原理的理解。通過此次實訓(xùn)，我學(xué)會了各種常用工具、量具和專用工具使用，掌握了各種汽車電器調(diào)和的調(diào)整、檢測、拆裝、裝復(fù)方法與基本步驟及注意事項，并且掌握了一些汽車電器的常見故障的排除方法。在實訓(xùn)期間我對汽車的點火系統(tǒng)也有了更為深刻的理解，對汽車電器設(shè)備總線路也有了進一步的認識。我認為這次的實訓(xùn)是必不可少，相信在以后的學(xué)習(xí)、工作中會有很大的幫助，當(dāng)然在這次實訓(xùn)中我也發(fā)現(xiàn)了我所學(xué)知識的不足，以后我會努力學(xué)習(xí)使自己了解的更為全面。篇2：交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗實習(xí)報告交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗實習(xí)報告本文關(guān)鍵詞：負載，發(fā)電機，路與，實習(xí)報告，同步交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗實習(xí)報告本文簡介：電機機械實習(xí)報告第次實習(xí)繳交日期：同組同學(xué)座號：全部共頁班別：電三組別：座號：姓名：一.實習(xí)項目：交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗二.實習(xí)目的：（一）測定磁場繞阻電阻與電樞繞組每相電阻，做無載飽和特性及短路特性實驗,利用實驗結(jié)果求同步阻抗及短路比.（二）了解同步發(fā)電機之負載特性（三）了解同步發(fā)交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗實習(xí)報告本文內(nèi)容：電機機械實習(xí)報告第次實習(xí)繳交日期：同組同學(xué)座號：全部共頁班別：電三組別：座號：姓名：實習(xí)項目：交流同步發(fā)電機無載、短路與負載特性實驗實習(xí)目的：（一） 測定磁場繞阻電阻與電樞繞組每相電阻，做無載飽和特性及短路特性實驗，利用實驗結(jié)果求同步阻抗及短路比.（二） 了解同步發(fā)電機之負載特性（三） 了解同步發(fā)電機之激磁特性相關(guān)知識：（一） 電阻測定常利用直流壓降法測定電組或利用惠斯登電橋或凱爾文雙電橋測之.因同步發(fā)電機均利用Y形接線，故先求二線間之電組R,然后再求每相電阻rR/2（歐姆）（二） 無載飽和曲線因發(fā)電機每相之感應(yīng)電動勢可用下式表示：Eo4.44fNfWKpKd(V)式中f.頻率(Hz)Kp..節(jié)距因數(shù)(pitchfactor)Kd.分布因數(shù)(distributionfactor)Nf每相串聯(lián)匝數(shù)W.每極磁通量(Wb)而4.44,f,Kp,Kd,N均為定數(shù)故EoKWN(V),即Eo正比于If及N如轉(zhuǎn)速維持一定，中二NfIf/R(R:磁阻)故EoaIf/R,而磁阻R為氣隙與鐵磁阻之和，氣隙之磁阻是固定不變的，而鐵磁路之磁阻系隨著激磁電流If所生之磁通密度增加而增加，飽和后，則磁阻R與If不再成正比關(guān)系，故Eo與If之特性曲線如圖1-1所示之關(guān)系，此Eo-If曲線稱為無載飽和曲線.短路實驗同步發(fā)電機之三個線端經(jīng)適當(dāng)?shù)陌才嘤嫸探?各相同時短接)，在額定的轉(zhuǎn)速下,增加電流磁場If,測定所對應(yīng)之電樞短路電流Is,則Is和If之關(guān)系曲線，為近乎一直線，此乃因ra1且越前時，交流發(fā)電機之電樞反應(yīng)所產(chǎn)生的效應(yīng)將為(A)交磁與助磁(B)助磁與去磁(C)交磁與去磁(D)助磁()23.同步發(fā)電機進相90°電流產(chǎn)生之電樞反應(yīng)為(A)正交磁作用(B)去磁作用(C)增磁作用(D)激磁作用()24.在交流發(fā)電機中，若cos0=O,而電流越前時，其電樞反應(yīng)所造成的結(jié)果，會使發(fā)電機的總磁通(A)被減少(B)不變(C)被增加(D)以上皆非()25.同步機中的電樞反應(yīng)引起橫軸反應(yīng)時，則電路中(A)功率因數(shù)為1(B)功率因數(shù)為0,且電感性(C)功率因數(shù)為0,且呈電容性(D)功率因數(shù)為0,且電阻性()26.同步發(fā)電機中的電樞反應(yīng)只有增磁作用發(fā)生時，則電路中功率因數(shù)為1功率因數(shù)為0,且為退相(C)功率因數(shù)為0,且為進相(功以上皆有可能()27.同步發(fā)電機于欠激時，向電路供給(A)同相位之電流(B)超前相位之電流(C)落后相位之電流(功以上皆有可能()28.若增大交流發(fā)電機的場激,則該發(fā)電機將(A)吸取越前的電樞電流，其電樞反應(yīng)為去磁作用(B)吸取滯后的電樞電流，其電樞反應(yīng)為助磁作用(C)吸取滯后的電樞電流，其電樞反應(yīng)為去磁作用(D)吸取越前的電樞電流，其電樞反應(yīng)為助磁作用()29.有臺10KVA,100V，作A連接的三相交流發(fā)電機，其每線電流，應(yīng)為(A)173.2A(B)IOOA(C)86.6A(D)57.7A()30.同步機中(A)電樞反應(yīng)只與負載電流大小有關(guān)(B)電樞反應(yīng)除與負載電流大小有關(guān)外，尚與電流的相位有關(guān)(C)同步機中因不要整流換向故完全沒有電樞反應(yīng)存在(D)電樞反應(yīng)與負載大小無關(guān)()31.下列敘述何者為錯誤(A)發(fā)電機同步電抗為定值(B)功因越低電壓調(diào)整率越大(C)電樞反應(yīng)越大，短路電流越小(D)同步發(fā)電機短路曲線為一直線()32.同步發(fā)電機退相90。電流產(chǎn)生之電樞反應(yīng)為(A)增磁作用去磁作用(C)偏磁作用(功以上皆非()33.同步機之電樞反應(yīng)和電樞電流(A)大小有關(guān)(B)相位有關(guān)大小及相位有關(guān)(d)大小及相位無關(guān)()34.交流發(fā)電機電樞反應(yīng)的結(jié)果將會(A)增加磁通(B)減少磁通(C)使通分布變形(D)以上皆可能()35.在交流發(fā)電機中，當(dāng)每相電樞電勢滯后電流90°時，電樞反應(yīng)會產(chǎn)生(A)去磁效應(yīng)(B)加磁效應(yīng)(C)交磁效應(yīng)(D)以上皆非()36.三相交流同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)(A)與負載無關(guān)(B)僅與負載大小有關(guān)C)僅與負載的性質(zhì)有關(guān)(D)與負載的大小及性質(zhì)有關(guān)()37.當(dāng)cos0=1而電流和電勢同相時，設(shè)磁通未飽和，電樞反應(yīng)所造成的結(jié)果，使總磁通量(A)減少(B)增加(C)不變(D)不一定()38.如圖所示，設(shè)Vn為額定電壓，In為額定電流，則交流發(fā)電機之短路比Ks為(A)IFs/Ifo(B)IFo/Ifs(C)In/Ifs(D)In/Ifo(二)同步發(fā)電機之激磁特性曲線與負載之功因有何關(guān)系？(三)同步發(fā)電機之外部特性曲線與負載之功因有何關(guān)系？(四)短路比與同步阻抗有何關(guān)系？(五)為何同步阻抗曲線(Zs-If曲線)為非直線？十.實驗心、得：十^一.老師考評：14篇3：34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析本文關(guān)鍵詞：屈曲，葉片，復(fù)合材料，有限元，分析34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析本文簡介：34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析*李成友周光明黃再興/南京航空航天大學(xué)田衛(wèi)國/中航(保定)惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司9摘要：采用有限元分析的方法解決了葉片的靜強度和屈曲穩(wěn)定性問題。首先，闡述了利用MSC.Patran建立復(fù)合材料葉片的有限元模型的步驟和方法；其次，利用蔡-吳(E.M.Wu)失效34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析本文內(nèi)容：34m復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機組葉片屈曲有限元分析*李成友周光明黃再興/南京航空航天大學(xué)田衛(wèi)國/中航(保定)惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司9摘要：采用有限元分析的方法解決了葉片的靜強度和屈曲穩(wěn)定性問題。首先，闡述了利用MSC.Patran建立復(fù)合材料葉片的有限元模型的步驟和方法；其次，利用蔡-吳(E.M.Wu)失效準則和Hill-蔡(S.W.Tsai)強度理論校核了幾種主要承力材料的強度；最后，結(jié)合有限元二階屈曲模態(tài)計算結(jié)果，討論了風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)的屈曲穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機；葉片；復(fù)合材料；有限元分析中圖分類號：TK83文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1006-8155(2021)05-0040-07FiniteElementAnalysisofBucklinginthe34mpositeMaterialWindTurbineBladesAbstract：Theaimofthispaperistoinvestigatethestaticstrengthandbucklingstabilityofthe34mpositewindturbine(CWTBs).Becausethegeometricshapeandboundaryofthewindturbinebladesareplicated,thefiniteelementmethodisusedtoanalyzethisproblem.First,basedontheMSC.Patran,theproceduresofthefiniteelementmodelingfortheCWTBsarediscussed.Next,thestrengthofmainmaterialsinCWTBischeckedwiththeE.M.WufailurecriterionandS.W.Tsaistrengththeory.Finally,thebucklingstabilityoftheCWTBsisdiscussedonthebasisofcalculationfortwo-orderbucklingmodeofCWTBs.Keywords:windturbine;blade;positematerial;finiteelementanalysis0引言隨著世界能源危機的日益嚴重，以及公眾對于改善生態(tài)環(huán)境要求的呼聲日益高漲，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源日益受到各國的重視［1］。風(fēng)力發(fā)電具有無污染、安裝運行簡單、操作維護成本低等優(yōu)點，但是其最大缺點是風(fēng)的間歇性，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定。因此需要用可靠的和高效的設(shè)備在風(fēng)力較強的有限時間內(nèi)最大限度地獲得風(fēng)能［2］。葉片是風(fēng)力發(fā)電機最重要的部。為了最大限度地利用風(fēng)能，葉片外形根據(jù)空氣動力學(xué)原理設(shè)計而成，為了滿足葉片質(zhì)量輕、剛度大、強度高和耐疲勞等特性，葉片主體部分由復(fù)合材料制作而成［2］。風(fēng)一電轉(zhuǎn)換過程首先從葉片開始，葉片的性能直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能。各國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行實踐表明，葉片是最容易出現(xiàn)故障的部位［3］。葉片結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的兩種形式：材料強度不夠和結(jié)構(gòu)屈曲［4］。所以，對葉片進行強度分析和屈曲分析意義重大。本文借助于有限元工具，從材料強度和結(jié)構(gòu)屈曲兩個方面去研究葉片的性能。目的是確定葉片應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，找出危險點，對危險點處的幾種材料進行強度校核。進而計算葉片的二階屈曲模態(tài)，獲得屈曲載荷，驗證葉片是否滿足屈曲強度要求。同時，確定結(jié)構(gòu)容易發(fā)生屈曲的危險位置。本文采用商用軟MSC.Patran和MSC.Nastran，其中MSC.Nastran中屈曲分析包括線性屈曲和非線性屈曲分析，在算法上，MSC.Nastran采用先進的微分剛度概念，考慮高階應(yīng)變一位移關(guān)系，結(jié)合MSC.Nastran特征值抽取算法可精確地判斷出相應(yīng)的失穩(wěn)臨界點［5］。1有限元模型1.1幾何模型和網(wǎng)格劃分葉片由兩部分組成：蒙皮和主梁。蒙皮是將氣流轉(zhuǎn)換成葉片轉(zhuǎn)動所需壓力的主要部。它的設(shè)計是基于空氣動力學(xué)原理，不同的橫截面呈現(xiàn)不同的翼型，并有一定的扭轉(zhuǎn)角，葉片的整體外形自葉根到葉尖大致呈錐形（見圖1）?；痦椖浚汉娇湛茖W(xué)基金資助項目（04B52021）收稿日期：2021-01-07南京市210016主梁是葉片承受載荷的主要部。蒙皮僅承受總載荷的20%，而其他部分由主梁承擔(dān)。主梁的橫截面呈盒狀。圖1葉片立體幾何模型：蒙皮和主梁圖2帶邊界條和載荷的葉片有限單元模型葉片的主要外形參數(shù)見表1。表1葉片主要技術(shù)參數(shù)額定功率/kW1500葉片長度/m34.23葉片最大弦長/mm3100葉片扭角/（°）13葉片質(zhì)量/kg5896.7重心位置（距葉根）/m10.591葉片的初始資料僅有各個截面的二維工程圖，三維模型的建立首先利用CATIAV5平臺依據(jù)各個截面的輪廓線建立模型框架，然后將這個框架傳輸?shù)接邢拊爸锰幚碥汸ATRAN中，通過截面放樣生成葉片的曲面造型。網(wǎng)格的劃分采用三角形單元，三角形單元可以較好地適應(yīng)復(fù)雜的幾何邊界條，有利于從幾何上去逼近一個任意雙曲度的殼體。在單元數(shù)目的選取上進行了多次嘗試，實踐表明：單元數(shù)目的選取有一個最佳范圍，小于這個范圍，求解精度不夠，超過這個范圍，對結(jié)果精度的提高則很有限，反而會影響求解速度。通過多次試算選取單元數(shù)目為18797。這個數(shù)目既能保證求解問題的精度，又不影響求解速度。1.2材料和單元屬性的定義葉片的材料主要有：EWFC1050，EZF800，1#布，EWR300和PVC泡沫，其中PVC泡沫的強度與彈性模量相對其他材料很小，考慮PVC泡沫是為了保證結(jié)構(gòu)的幾何形狀。材料參數(shù)見表2。由于復(fù)合材料層合殼結(jié)構(gòu)的厚度與長度、寬度比足夠?。?/10），可以將結(jié)構(gòu)簡化為板單元。葉片是由玻璃纖維以不同的鋪設(shè)角鋪設(shè)而成，因此，可將葉片視為層合板模型。即由相同的單向板以不同的角度鋪設(shè)而成，首先，定義單向板各個方向的參數(shù)（見圖3），單向板使用玻璃纖維作為增強材料，環(huán)氧樹脂作為基體，E11為纖維軸向方向，E22為垂直于纖維軸線方向（即橫向），從其性能特點看出，該單向板是2D正交各向異性板，在Patran里定義單向板為2DOrthotropic材料。再用Laminate創(chuàng)建層合板模型，如圖4所示，通過定義不同的方向角、不同的厚度、材料定義不同的鋪層，將所定義的材料賦給有限元模型。表2幾種主要材料的參數(shù)表牌號/GPa/GPaG/GPa厚度/mm1#布44.0910.940.2933.560.8EZF80012.38812.3880.4453.630.57EWR30021.5421.540.1132.110.26EWFC105016.9016.900.1033.771.0葉片的鋪層情況復(fù)雜：沿葉片縱向分布不均，沿葉片橫向也是不均勻的，這就給單元屬性的賦值帶來了很大的困難，采用分段分塊定義層合板模型，然后再分段分塊將模型賦給單元。這樣最大限度地模擬了葉片鋪層的真實情況（見圖5）。圖3單向板性能特點示意圖圖4復(fù)合材料層合板(Laminate)的定義圖5葉片單元屬性分段分塊效果圖1.3計算載荷風(fēng)力機葉片所受的載荷類型是復(fù)雜多樣的，是由風(fēng)機運行條以及外界條綜合確定的。運行工況和外界工況是采用單獨統(tǒng)計的方法得到［6］。靜強度計算僅考慮外界工況。外界工況分為正常工況和極端工況。計算所用載荷為25m/s極端陣風(fēng)下的極端外界工況。表3給出了部分截面的25m/s極端陣風(fēng)載荷分布情況，載荷由中航(保定)惠騰公司提供。表325m/s極端風(fēng)載荷分布切面Mt/(kN?m)Mn/(kN?m)Fz/kN0-5098.261935.48260.271-4919.071854.59249.963-4678.471748.75242.745-4436.161645.12236.287-4192.571543.25229.929-3948.311442.50223.0511-3704.721342.89216.1615-3226.561150.21201.5519-2767.13969.14185.3523-2332.47802.01168.0827-1928.21650.59149.9231-1558.35515.63131.0335-1224.43397.054439-928.37294.9691.0343-670.88208.9770.10所給載荷為各截面上的彎矩，在一個殼體的輪廓線上定義彎矩，在有限元軟里不易實現(xiàn)，所以，需要對所給載荷進行等效處理。葉片國家標(biāo)準將作用在單片葉片上的氣動力假設(shè)為三角形線性載荷分布。思路：先假設(shè)一個分布力，進行計算，這樣可以得出在這個分布力作用下的彎矩圖，然后與給定彎矩進行比較，不斷進行嘗試，最終可以找到一個分布力的作用效果與給定的彎矩效果是一致的。下面是對25m/s風(fēng)載的等效過程，以下所有計算只考慮大小，不考慮方向，方向會在有限元軟的載荷定義里考慮。（1） 對的等效首先假設(shè)，根據(jù)公式：，可以得出：根據(jù)邊界條：時，（有限元計算的結(jié)果）。時，（假設(shè)時滿足的條）。得：，所以得出將給定的彎矩數(shù)值與通過上式算出的彎矩進行比較，圖6給定的載荷與等效對比：系列1代表表3中數(shù)據(jù)擬合的彎矩圖；系列2代表模擬的線性載荷加載后的彎矩。從圖中很明顯看出：數(shù)值和趨勢趨于一致。圖6給定的載荷與等效對比（2） 對的等效首先假設(shè)，根據(jù)公式：，可以得出：根據(jù)邊界條：時，（有限元計算的結(jié)果）。時，（假設(shè)時滿足的條）。得：，所以得出將給定的彎矩數(shù)值與通過上式算出的彎矩進行比較，結(jié)果如圖7所示：系列1代表表3中數(shù)據(jù)擬合的彎矩圖；系列2代表模擬線性載荷加載后的彎矩效果圖。從圖7中很明顯看出：效果雖然有一定差別，但是考慮到這個方向的載荷與方向相比很小。對整個結(jié)構(gòu)的受載效果影響甚微。圖7給定的載荷與所用載荷對比（3）對的等效首先假設(shè)，根據(jù)公式：，可以得出：根據(jù)邊界條：當(dāng)時，（有限元計算的結(jié)果）。得：從而得到：將給定的彎矩數(shù)值與通過上式算出的彎矩進行比較，結(jié)果如圖8所示：系列1代表給定的數(shù)據(jù)擬合的力的曲線；系列2代表所用的線性分布力加載作用后的效果。圖8給定的力與線性分布力擬合的對比載荷處理過后，將處理后的載荷以分布力的形式加載在葉片氣動面上。加載后的葉片效果如圖9所示。9加載后的有限元模型2靜力計算結(jié)果及材料強度校核2.1靜力計算結(jié)果圖10為極限載荷下的位移云紋圖，靜載下葉尖最大位移為4.22m。圖11為材料EWR300經(jīng)向拉應(yīng)力云紋圖；圖12為材料EWR300經(jīng)向壓應(yīng)力云紋圖；圖13為材料EWR300緯向拉應(yīng)力云紋圖；圖14為材料EWR300緯向壓應(yīng)力云紋圖；圖15為材料EWR300方向上剪應(yīng)力云紋圖。圖10?圖15以材料EWR300為例，從有限元計算結(jié)果中獲得它的主方向的拉力、壓力和剪應(yīng)力數(shù)據(jù)，根據(jù)總體應(yīng)力圖判斷出危險點，從5幅圖中讀出危險點處的拉壓力和剪應(yīng)力，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行材料的強度校核。圖10葉片位移云紋圖圖11EWR300經(jīng)向拉應(yīng)力云紋圖圖12EWR300經(jīng)向壓應(yīng)力云紋圖圖13EWR300緯向拉應(yīng)力云紋圖圖14EWR300緯向壓應(yīng)力云紋圖圖15EWR300方向上剪應(yīng)力云紋圖2.2材料強度校核風(fēng)機葉片殼體各鋪層均為正交各向異性材料，與各向同性材料相比，各向異性材料最大作用應(yīng)力并不一定對應(yīng)材料的危險狀態(tài)，因此不能采用各向同性材料的強度理論。要準確判斷正交各向異性材料的強度，應(yīng)該根據(jù)材料主方向上的應(yīng)力，通過蔡-吳(E.M.Wu)失效準則或Hill-蔡(S.W.Tsai)強度理論判斷材料強度。根據(jù)應(yīng)力云紋圖，讀取應(yīng)力數(shù)據(jù)，判斷每一種材料的最危險點應(yīng)力數(shù)值見表4。采用蔡一吳張量理論和Hill-蔡理論校核材料強度，將表4中的數(shù)據(jù)代入蔡-吳(E.M.Wu)失效準則和Hill-蔡(S.W.Tsai)強度理論，結(jié)果表明：1#布、EZF800和EWR300滿足靜強度設(shè)計要求。表4各鋪層的最危險點應(yīng)力數(shù)值序號材料牌號受力類型/MPa/MPa/MPa11#布拉13417.97.3721#布壓1414.111.93EZF800拉78.240.822.34EZF800壓79.567.1—21.85EWR300拉2.571074.316EWR300壓一2.57—100一4.673屈曲分析屈曲分析是一種用于確定結(jié)構(gòu)開始變得不穩(wěn)定時的臨界載荷和屈曲模態(tài)形狀的技術(shù)。筆者采用的是經(jīng)典的屈曲分析一一采用特征值屈曲分析法，它適用于對一個理想彈性結(jié)構(gòu)的理想屈曲強度（歧點）進行預(yù)測，主要是使用特征值公式計算造成結(jié)構(gòu)負剛度的應(yīng)力剛度陣的比例因子。結(jié)構(gòu)在達到屈曲載荷之前其位移一變形曲線表現(xiàn)出線性關(guān)系，達到屈曲以后曲線將跟隨另外的路徑。發(fā)生轉(zhuǎn)折的這一點稱為分支點，分支點的載荷稱為屈曲載荷，結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲的不同形態(tài)成為屈曲模態(tài)。Nastran中特有的特征值抽取算法可以精確判斷出臨界失穩(wěn)點，給出屈曲因子，曲屈因子是指屈曲載荷與計算工況載荷之比。Nastran可以根據(jù)需要算出N階屈曲，最低階曲屈載荷就是屈曲極限載荷。筆者根據(jù)葉片線性屈曲的前兩階模態(tài)來研究葉片的屈曲強度。圖16為一階屈曲立體位移云紋圖；圖17為一階屈曲平面應(yīng)力云紋圖。一階屈曲模態(tài)（屈曲因子Factor1=1.9163）。圖16一階屈曲立體位移云紋圖圖17一階屈曲平面應(yīng)力云紋圖二階屈曲模態(tài)（屈曲因子Factor2=1.9695）。圖18二階屈曲立體位移云紋圖圖19二階屈曲平面應(yīng)力云紋圖屈曲載荷計算公式：代表的是葉片所受到的實際載荷，它是所有作用在葉片上的載荷的綜合效果。因為最低階屈曲模態(tài)的屈曲因子Factor1=1.9163>1，即，說明屈曲載荷大于實際載荷，所以葉片結(jié)構(gòu)在實際極限載荷