[发明专利]一种风电叶片主梁结构简化设计方法

权利要求书

1.一种风电叶片主梁结构简化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将风电叶片分为n个截面，根据风电机组所处风场风况条件和机组运行状态，计算风电叶片各横截面所受载荷，确定风电叶片各截面极限载荷，n的取值范围为5-20；

2)进行风电叶片截面的简化，风电叶片的结构不规则，为了方便计算将风电叶片截面简化为相对于弦线对称结构，并将主梁简化为矩形，且根据风电叶片主梁承担主要弯矩，忽略蒙皮的抗弯刚度，将集中设计风电叶片主梁部分结构参数；

3)抗剪腹板厚度计算：抗剪腹板采用双向纤维铺层，其厚度的计算可根据风电叶片截面所受剪切力确定，本方法采用下式计算风电叶片抗剪腹板厚度t_db：

t_db＝max[0.000875C，6×t_db-ply]

上式中，t_db-ply为双向纤维层单层的厚度；C为风电叶片截面弦长；

4)风电叶片截面挥舞方向的等效抗弯刚度采用下式计算：

EI＝E_udI_ud+E_dbI_db

上式中，E_ud为主梁帽单向纤维层弹性模量，E_db为抗剪腹板双向纤维层弹性模量；I_ud为主梁帽的挥舞方向转动惯量；I_db为主梁腹板的挥舞方向转动惯量；

由于已经将风电叶片截面进行了简化，所以使用下面的公式计算I_ud和I_db；

Iud=atud(t-tud)22]]>

Idb=t3tdb8]]>

上面的两个公式中，t为风电叶片翼型厚度，是已知量；t_ud为风电叶片主梁帽厚度；

将上面的两个公式代入EI＝E_udI_ud+E_dbI_db中，可得到主梁等效抗弯刚度和主梁帽厚度的关系：

EI=Eudatud(t-tud)22+Edbt3tdb8]]>

5)确定风电叶片主梁帽厚度：根据梁理论，风电叶片截面的最大弯曲应力将发生在风电叶片最大厚度处，其值用下式表示：

σ=Eud·MyEI·t2]]>

上式中，M_y是风电叶片所受弯矩，在步骤1)的载荷计算中已经得到，σ是材料的许用应力，它通过复合材料手册查到，是已知量；将上式和和EI=Eudatud(t-tud)22+Edbt3tdb8]]>联立，计算出主梁帽单向纤维层厚度t_ud；

通过步骤1)-步骤5)，分别确定风电叶片主梁抗剪腹板和主梁帽的材料厚度，从而确定了风电叶片主梁的结构。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁结构简化设计方法，其特征在于，所述风电叶片主梁由主梁帽(1)和抗剪腹板(2)构成。