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风机叶片在台风中结构破坏的分析

2012-07-10 16:39
龙凰
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  有了上述的分析,我们便会对风机所处地球边界层内的风流环境特性在遭遇台风时有个基本的判断,这也是红海湾风场风机叶片受损的外部环境因素(外因)分析。

  2 风机叶片部件组成逻辑图:

  部件构成图为我们的失效性分析勾画了一个清晰的逻辑结构流程,它有助于我们分析和认识蕴藏于此结构的失效原因,无论是局部的还是整体的,如上图所示,影响叶片整体强度以及振动的因素有很多,从主梁到表面蒙皮(即翼壳)的材质甚至到粘接材料和制造质量等。

  3 叶片的刚性、共振特性、荷载以及疲劳

  自70 年代以来,大多数水平轴风机的叶片都是由复合材料制成的,最常用的复合材料是预应力玻璃刚塑料(GRP)。从结构上来讲,复合材料的优点在于他们有较高的强度—重量或刚度—重量比以及较长的运行寿命等。我们知道,刚性—重量比决定着叶片的固有频率,同时刚性强也将极大地影响叶片的形变。

  具体地讲,杨氏弹性模量、结构及部件的设计、叶片材料的选用以及制造质量都是决定叶片总体刚性的主要因素,通过对具有特定刚性的叶片的模态分析,人们可以确定一些主要固有频率及其形变和振动方向束。这种分析又叫振型分析。

  根据于午铭先生在其相关论文中所述,从地形上来讲,九个所损坏的风机都处在复杂的丘陵地形区域中。如上所述,即使是在正常的运行情形下,风流通过该区域的时候都会产生一些尺度较大的湍涡流,这些湍涡流会增加风流的变化,或者说是风的湍流强度,因此增加了对风机主要部件的疲劳程度。所以说,处于此地形当中的风机将因此经受着比平原地区更为严峻的工况条件。特别是在经受热带气旋的时候。从边界层的角度来讲,该区域的“粗糙度”也达到了较高的量值。

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