[发明专利]一种风力机叶片有限元建模与铺层方法

权利要求书

1.一种风力机叶片有限元建模与铺层方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)导出各个翼型截面的数据点，包括以下步骤：

S1-1、通过翼型设计软件插值计算并导出各个翼型截面的二维坐标；

S1-2、通过转换公式，将二维坐标转化为三维坐标；

其中，坐标转换公式为：

(x₁，y₁)＝(x₀，y₀)-(X，Y)

x₂＝x₁×c×cosθ-y₁×c×sinθ

y₂＝y₁×c×cosθ+x₁×c×sinθ

z₂＝r

式中，(x₀，y₀)为原始翼型坐标，(X，Y)为变桨轴与弦线的交点坐标，(x₂，y₂，z₂)为坐标变换后的三维翼型坐标，c为各翼型截面的弦长，θ为各翼型截面的扭角，r为翼型截面到叶根的距离；

对于后掠式叶片，要根据积叠线形状进行调整，根据后掠式叶片积叠线公式可知，积叠线设计为二次曲线，计算出各翼型截面沿叶片展向方向的平移量，计算公式为：

x₃＝x₂×cosα+Δx

y₃＝y₂

z₃＝z₂-x₂×sinα

式中，Δx为各个翼型截面x方向的平移量，α为各个翼型截面随着积叠线变化的偏移角，a为线性项系数，b为二次项系数，(x₃，y₃，z₃)为后掠叶片坐标变换后的三维翼型坐标；

S1-3、将三维坐标数据保存为TXT文件；

(2)将数据点导入有限元软件中，连接数据点形成翼型截面线，用线段将各个翼型截面线连接起来，形成单元面并对单元面进行编号，多个单元面互相连接构成叶片初步的三维模型；

(3)计算铺层材料的表观材料特性；

(4)根据叶片的单元面编号进行复合材料铺层，构建完成风力机叶片最终的三维模型；

(5)以单元面为单位对叶片进行映射划分四边形的单元网格，然后进行有限元分析。

2.根据权利要求1所述的一种风力机叶片有限元建模与铺层方法，其特征在于，在步骤(2)中，包括以下步骤：

S2-1、将保存了翼型数据点信息的TXT文件导入有限元软件中；

S2-2、通过有限元软件命令连接各截面翼型点成为翼型截面线；

S2-3、划分翼型截面为六个区域，分别是前缘、前缘夹芯区、梁帽、后缘夹芯区、后缘增强区以及腹板；

S2-4、通过有限元软件命令用线段连接各翼型截面线形成单元面，多个单元面互相连接构成叶片初步的三维模型，完成风力机叶片初步的三维建模；单元面的编号顺序分别按照前缘、前缘夹芯区、梁帽、后缘夹芯区、后缘增强区以及腹板排列，按照单元面编号区分铺层时的各个区域。