[发明专利]一种水平轴风力机叶片铺层的优化设计方法

摘要

本发明涉及一种极限载荷条件下叶片铺层的优化设计方法，包括：对叶片的初始铺层进行参数化建模；得到叶片展向各截面的铺层信息；计算叶片的质量线密度分布和刚度分布；根据所述质量线密度分布和刚度分布计算叶片的固有频率；根据叶片各截面的极限载荷分布及叶片的结构特性参数求取叶片的最小极限安全因子以及最大叶尖偏移；判断叶片的固有频率、最小极限安全因子以及最大叶尖偏移是否满足约束条件；采用智能优化算法对叶片铺层进行优化，得到最优的叶片铺层方案。本发明的具有：能对不同的叶片铺层进行优化设计，可根据不同的设计目标和要求来改变所需优化设计的铺层参数，设计速度快，优化后的铺层可以直接用于实际的叶片生产等众多优点。

主权项

一种极限载荷条件下叶片铺层的优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法包括如下步骤：步骤S1、获得风力机叶片的初始铺层方案，对叶片的初始铺层进行参数化建模；步骤S2、根据参数化建模后的叶片铺层，得到叶片展向各截面的铺层信息；步骤S3、根据叶片展向各截面的铺层信息，采用经典层合板理论并假设周向应力为零，计算叶片的质量线密度分布和刚度分布；步骤S4、根据叶片的质量线密度分布和刚度分布计算叶片的固有频率；步骤S5、根据叶片各截面的极限载荷分布及叶片的结构特性参数求取叶片的最小极限安全因子以及最大叶尖偏移；所述结构特性参数包括叶片截面的挥舞刚度、摆振刚度、扭转刚度、抗拉刚度、质量线密度、质量中心和弹性中心；步骤S6、判断叶片的固有频率、最小极限安全因子以及最大叶尖偏移是否满足约束条件，如果满足则沿叶片分段积分得到叶片的总质量；否则，直接令叶片质量为一很小的常数值，如‑99999；步骤S7、采用智能优化算法对叶片铺层进行优化，改变叶片的铺层，继续步骤S2至步骤S6，直至得到最优的叶片铺层方案。