風電應用(四)結構設計4
(2)結構分析
木質葉片/竹質葉片可以作為優良的主體支撐材料,與碳纖維比較,大的優勢在于提供同樣力學性能所需材料的經濟效益(性價比,生產能耗比等)更高;但是在進一步進行形狀設計之前,需要明確該結構設計上的重大變化對形狀設計產生的影響。這個分析過程是結構優先的設計方法與傳統方法的主要不同點所在。
先,同樣截面積的竹材的力學性能(拉伸模量,壓縮模量等)不如碳纖維。為了滿足相同的力學設計要求,竹質葉片的壁厚要比碳纖維葉片的厚,但是壁厚作為結構設計的參數不能用葉片形狀的參數表達,所以在形狀設計時可以暫時不必考慮,而將該重要的約束條件留在結構設計中進行。
其次,竹層積材的加工工藝中為了使較長的竹材在力學性能上有更大的優勢,要求葉型在沿葉片長度的方向要避免突變。否則,將不得不采用更多更短然而性能將更差的竹材來擬合葉片的曲面。由此結構設計對形狀設計給出的約束可以用葉型參數來描述為“曲率的均方小于給定值”,L表示葉片長度,y(r)表示弦長(Chord)隨長度的變化,k(r)為曲率公式,表示弦的曲率;為方便討論,將以上指標簡記為 <0。
然后,我們根據針對竹質葉片的特點的結構分析的結果給出更多的指標集 <0,其中k=1..n。
(3)形狀設計
通過以上結構分析,我們已經提出了一系列指標集作為結構分析的結果,作為形狀設計過程的約束,該約束即為“結構優良葉型”的數學表達。通過數學工具,解決以上優化問題,得到在此條件下的優的葉型設計。
(4)結構設計和結果調整
在完成以上形狀設計的前提下,結構設計的步驟與傳統的結構設計幾乎是一樣的。由于結構設計要考慮的一些設計難點已經在形狀設計優化的過程中有所體現,因而減輕甚至避免了結構設計的瓶頸問題。
木質葉片/竹質葉片可以作為優良的主體支撐材料,與碳纖維比較,大的優勢在于提供同樣力學性能所需材料的經濟效益(性價比,生產能耗比等)更高;但是在進一步進行形狀設計之前,需要明確該結構設計上的重大變化對形狀設計產生的影響。這個分析過程是結構優先的設計方法與傳統方法的主要不同點所在。
先,同樣截面積的竹材的力學性能(拉伸模量,壓縮模量等)不如碳纖維。為了滿足相同的力學設計要求,竹質葉片的壁厚要比碳纖維葉片的厚,但是壁厚作為結構設計的參數不能用葉片形狀的參數表達,所以在形狀設計時可以暫時不必考慮,而將該重要的約束條件留在結構設計中進行。
其次,竹層積材的加工工藝中為了使較長的竹材在力學性能上有更大的優勢,要求葉型在沿葉片長度的方向要避免突變。否則,將不得不采用更多更短然而性能將更差的竹材來擬合葉片的曲面。由此結構設計對形狀設計給出的約束可以用葉型參數來描述為“曲率的均方小于給定值”,L表示葉片長度,y(r)表示弦長(Chord)隨長度的變化,k(r)為曲率公式,表示弦的曲率;為方便討論,將以上指標簡記為 <0。
然后,我們根據針對竹質葉片的特點的結構分析的結果給出更多的指標集 <0,其中k=1..n。
(3)形狀設計
通過以上結構分析,我們已經提出了一系列指標集作為結構分析的結果,作為形狀設計過程的約束,該約束即為“結構優良葉型”的數學表達。通過數學工具,解決以上優化問題,得到在此條件下的優的葉型設計。
(4)結構設計和結果調整
在完成以上形狀設計的前提下,結構設計的步驟與傳統的結構設計幾乎是一樣的。由于結構設計要考慮的一些設計難點已經在形狀設計優化的過程中有所體現,因而減輕甚至避免了結構設計的瓶頸問題。










































