为分析弯扭耦合叶片的力学性能,基于三维建模软件NX二次开发建立NREL 5 MW风力机叶片壳体模型,进一步对叶片进行复合材料铺层设计,通过镜像偏置主梁纤维实现叶片气动弹性剪裁,采用CFD方法计算叶片表面压力分布,结合有限元方法对其进行模态、静力学及屈曲计算,以研究主梁偏置角度对弯扭耦合叶片力学性能的影响。结果表明当主梁偏置角度较小时,弯扭耦合叶片表面最大应力小于传统叶片,其中以偏置角度为-15°时效果最佳,表面最大应力降幅最高为14.78%;相比传统叶片,弯扭耦合叶片各阶固有频率及屈曲因子均有所降低,且正向与反向偏置同角度的叶片固有频率和屈曲因子下降量较接近,主梁偏轴镜像铺设对叶片挥舞振动影响较大;主梁偏置角度对叶片抗屈曲能力产生一定影响,叶片临界屈曲载荷最大降幅约为78%;应重点关注弯扭耦合叶片固有频率及屈曲因...

以naca2412翼型展弦比为9.6的后掠翼变刚度复合材料机翼为研究对象,通过改变上抛物线、下抛物线、正弦和线性变化4种铺放轨迹的纤维路径铺放角度,来实现三维机翼的气动弹性剪裁优化设计。利用NASTRAN软件对4种路径的任意初始铺层角度进行颤振速度计算;在ISight软件平台上利用多岛遗传算法,在铺层数量不变条件下,以纤维形状参数为设计变量、颤振速度为目标函数进行优化设计计算。结果表明,通过优化后的4种铺放路径均能较大地提升机翼的颤振速度,与直纤维相比,颤振速度由30m/s提高到41m/s。该方法可为基于变刚度复合材料的机翼设计提供参考。