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绪论1

第一篇 叶片结构设计基础7

第1章 基本准则7

1.1 设计协调7

1.2 设计基础9

1.3 结构设计10

1.4 结构重量与成本控制11

第2章 复合材料基础13

2.1 叶片复合材料结构件16

2.2 叶片结构材料19

2.3 增强纤维19

2.4 树脂21

2.5 其他结构材料22

2.6 选材途径22

2.7 复合材料力学测试23

2.8 叶片复合材料工艺性27

第3章 结构设计基础31

3.1 设计基准31

3.2 构型设计42

3.3 结构设计流程44

第二篇 叶片结构设计49

第4章 结构件设计49

4.1 主梁设计50

4.2 腹板设计及缘条胶接61

4.3 蒙皮设计72

4.4 夹芯结构设计73

4.5 前缘梁设计及前缘胶接78

4.6 尾缘梁设计及尾缘胶接80

4.7 叶根加强层设计90

4.8 叶根连接设计92

4.9 优化设计讨论104

第5章 功能件设计106

5.1 叶尖设计106

5.2 防雷设计106

5.3 胶衣及喷漆109

5.4 运输加强层设计109

5.5 叶根盖板设计110

5.6 配重腔设计110

5.7 挡雨环设计111

5.8 双腹板PE管设计111

5.9 其他设计111

第三篇 叶片结构设计方法115

第6章 结构校核准则115

6.1 结构校核总则115

6.2 叶片结构校核方法116

6.3 叶片结构校核概述116

6.4 强度分析118

6.5 稳定性分析118

6.6 变形分析121

6.7 动力学特性分析121

6.8 胶接分析122

6.9 层间分析122

6.10 疲劳分析122

6.11 高级分析123

第7章 一维方法124

7.1 工字梁理论124

7.2 叶片剖面模型简化126

7.3 叶片剖面强度计算128

7.4 叶片剖面强度分析130

7.5 叶片弯曲变形计算131

7.6 叶片剖面挠度分析132

7.7 一维方法误差分析133

7.8 一维方法应用拓展135

第8章 二维方法137

8.1 叶片强度计算138

8.2 叶片固有频率与特征模态计算151

8.3 等效疲劳载荷法计算疲劳损伤153

8.4 二维工程算法154

8.5 二维等截面有限元方法155

第9章 三维方法159

9.1 风力机叶片有限元分析159

9.2 叶片有限元建模160

9.3 叶片有限元模型局部细化168

9.4 叶片有限元边界与加载170

第10章 其他方法185

10.1 叶片建模流程185

10.2 叶片数据库186

第四篇 叶片结构构件设计189

第11章 基本校核分析189

11.1 叶片基本校核189

11.2 结构校核安全系数190

11.3 强度校核193

11.4 刚度校核198

11.5 振动特性分析200

11.6 叶片整体屈曲207

第12章 层合板分析208

12.1 层合板理论208

12.2 层合板设计215

12.3 层合平板的屈曲217

12.4 纤维失效分析226

12.5 树脂失效分析228

12.6 层合板在叶片上的应用231

第13章 夹芯结构分析233

13.1 夹芯结构基础233

13.2 夹芯结构设计234

13.3 夹芯结构分析235

13.4 夹芯结构分析方法237

13.5 夹芯结构在叶片上的应用249

13.6 腹板屈曲分析249

13.7 叶片局部屈曲分析253

13.8 叶片截面屈曲分析254

第14章 胶接连接分析255

14.1 胶接理论255

14.2 胶接连接设计257

14.3 胶接工程算法262

14.4 胶接连接分析266

14.5 胶接连接在叶片上的应用268

第15章 螺栓连接分析271

15.1 叶根预埋工艺的结构校核271

15.2 后打孔叶根工艺的结构校核287

第五篇 叶片结构设计专题293

第16章 疲劳分析293

16.1 理论基础293

16.2 复合材料疲劳298

16.3 叶片疲劳校核流程301

16.4 疲劳载荷302

16.5 疲劳校核危险点选取303

16.6 叶片疲劳校核方法304

16.7 叶片疲劳损伤判断309

第17章 叶片抗冲击分析311

17.1 冲击损伤分析技术311

17.2 显示时间积分方法314

17.3 材料本构关系315

17.4 叶片抗冲击校核316

17.5 叶片抗冲击试验318

第18章 断裂力学与层间分析319

18.1 复合材料的断裂分析319

18.2 断裂力学中的主要参数319

18.3 断裂力学计算方法320

18.4 哑节点断裂单元328

18.5 复合材料层间应力334

18.6 叶片的层间失效与断裂破坏338

第19章 可靠性分析340

19.1 复合材料损伤容限340

19.2 可靠性342

第20章 叶片全尺寸测试346

20.1 概述346

20.2 材料测试与构件测试346

20.3 叶片全尺寸测试简介348

20.4 叶片数据与试验件要求349

20.5 试验台350

20.6 设计载荷与测试载荷353

20.7 失效模式354

20.8 质量与动态特性测试354

20.9 静强度测试355

20.10 疲劳测试358

20.11 破坏性测试358

第21章 总结与展望359

21.1 设计与流程359

21.2 校核与经验360

21.3 设计和校核之外的眼界361

21.4 对未来的展望362

21.5 回到原点——复合材料薄壁杆件结构力学364

参考文献366

附录A 坐标系368

附录B WB45.3叶片371

名词索引372