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风力机叶片在极端风荷载作用下的几何非线性分析

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风力机呈现大型化的发展趋势,其叶片结构变得越来越柔,其极限变形已属大变形范畴,应采用几何非线性理论进行刚度计算.本文提出了一种求解悬臂梁大挠度问题的变步长变形跟踪差分法,运用牛顿二项式定理对悬臂梁大挠度微分方程进行近似处理后,应用差分法导出了节点挠度计算的显式递推公式,基于初始的节点站位,计算相应节点弯矩及挠度,根据梁轴线长度保持不变的假定,计算步长变化及节点站位变化,通过迭代即可得真实大挠度解.经算例表明该方法求解精度好、计算效率高,具有概念清晰、易于理解、编程简短等优点.进一步将该方法应用于大型风力机叶片的极限变形分析,经与有限元分析结果对照,表明该方法用于求解变截面、变刚度、承受复杂载荷悬臂梁构件的几何非线性问题同样有效.研究还表明,对于大型风力机叶片,其极限变形虽属于大变形,但其结构仍具有较好的刚度,考虑几何非线性的计算结果与线性解的结果差别通常较小,且线性解是偏于保守的.

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来源
《第五届全国风能技术应用年会》|2008年|85-92|共8页
会议地点上海
作者
袁国青; 陈雨;
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作者单位

中国空气动力学会;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类差分微分方程;
关键词
风力机叶片; 大挠度; 悬臂梁; 极端风荷载; 变步长变形跟踪差分法; 牛顿二项式; 几何非线性;

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