[发明专利]基于大型风力发电叶片的阴模模具系统的载荷分布计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型风力发电叶片阴模模具系统的载荷分布计算方法。

背景技术

对于大型风力发电叶片阴模模具系统，分上模（PS）、和下模（SS）两子系统。阴模系统中由于上模子系统在合模和脱模过程中需要绕翻转支架转动，受力、变形等较大，故将其载荷分布的计算作为研究对象。同时由于叶片模型形状不规则，本身已发生扭转且在尾部有翘曲，导致叶片本身载荷分布无规律，进而大型风力发电叶片阴模模具系统载荷分布无规律。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型风力发电叶片阴模模具系统的载荷分布计算方法。这种方法计算简单，精度较高。

本发明提出的大型风力发电叶片阴模模具系统的载荷分布计算方法，所述阴模模具系统由下模钢构架3、上模钢构架4、保温系统5、加热铜管层6、模具壳板7、叶片纤维铺层8、大梁9、和筋板11组成，其中：上模钢构架4和下模钢构架3放置在地面上，在上模钢构架4和下模钢构架3上面分别放置模具壳板7，模具壳板7上面铺设叶片纤维铺层8，模具壳板7与叶片纤维铺层8之间添加保温系统5和加热铜管层6，在叶片纤维铺层8上面铺设大梁9，大梁9上面沿叶片长度方向放置筋板11，使用时，阴模模具系统和阳膜模具系统通过翻转装置10进行合模和脱模，合模时使用合模缩紧装置1，脱膜时使用液压顶升装置2。当制作叶片的阴模模具系统结构如上所述时，阴模模具系统的载荷分布计算方法如下面的步骤所示，具体步骤如下：

(1)对下模钢构架3和上模钢构架4的载荷分布进行计算，采用ANSYS的APDL建立随形有限元模型，设置重力后由ANSYS软件本身自行计算载荷分布；控制密度为7800KG/m3、泊松比为2.1E11、单元类型为BEAM188；

(2) 加热铜管层根据实际用材计算重量，且视作在整个模具系统中为均匀分布载荷，合模锁紧装置、液压顶升装置视作位于不同截面位置的点载荷，为离散载荷分布；合模锁紧装置和液压顶升装置数量为下模钢构架3和上模钢构架4截面数量2倍，重量根据实际采用型号决定。                       

 (3) 模具壳板、大梁及叶片纤维铺层分布计算，由于模具壳板、大梁和叶片纤维铺层外形的不规则，采用沿叶片长度方向等间距划分模具壳板、大梁和叶片纤维铺层，将其分为若干小块，对各小块进行离散求解并叠加计算的方法进行处理，得到一系列选定位置的离散载荷值，通过软件matlab进行离散点的曲线拟合，得到阴模壳板的载荷分布函数及分布曲线；

采用公式1进行计算：

,  i=1,2,3. （式1）

其中，标号1、2、3分别表示模具壳板、大梁以及叶片纤维铺层，

表示模具壳板、大梁以及叶片纤维铺层三部分叠加后的载荷分布函数；

     为材料密度，为重力加速度；

     分别表示各部分结构的载荷分布函数；

     分别表示各部分结构的厚度；

分别表示各部分结构等间距离散后各小块的表面积；

（4）在此基础上将铜管加热层、模具壳板、阴模大梁及叶片纤维铺层四部分连续分布荷载再一次进行叠加，最终得到阴模模具系统的总的载荷分布函数及分布曲线。

本发明的有益效果在于：本发明方法计算简单精度较高，通过等间距选取叶片大量位置的离散点进行载荷计算可以保证计算精度；通过采用高阶多项式拟合所取离散点的载荷值解决了复杂且不规则形状叶片的载荷分布问题。

附图说明

图1是大型风力发电叶片外形图。

图2是阴模模具系统结构截面图。

图3是50m上模PS大梁载荷分布函数曲线。

图4是50m上模 PS叶片壳板载荷分布函数曲线。

图5是50m上模 PS叶片铺层载荷分布函数曲线。

图6是50m上模 PS叶片叠加载荷分布函数曲线。

图7是本发明流程图。

图中：1.合模锁紧装置；2.顶升装置；3.下模钢构架；4.上模钢构架；5.保温系统;6.加热铜管层；7.模具壳板；8.叶片纤维铺层；9.大梁；10.翻转装置；11.筋板。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

图1是通过本发明中所述的模具系统生产出的风力发电叶片外形。图2是本发明中所述的阴模模具系统结构截面图，从中可以比较清楚地看到模具系统各部分结构的相对位置和组装关系。

如图7所示，具体步骤如下：