水电之家讯：1、引言
风力发电机的叶片(下文简称叶片)是风电设 备将风能转化为机械能的关键部件，其制造成本约占风机总成本的15%——30%。大型风力发电机的叶片基本由复合材料制成，叶片设计与制造是风电机组的技术关键。目前，国内多家叶片生产企业都在自主开发新型号叶片，设计中所用的工具也不尽相同。FOCUS软件是用于风电机组及组件(如叶片)快速设计分析的软件工具，在国际风电设备工业有超过10年的应用史。相对于使用三维建模软件和有限元计算软件结合的设计路线，使用FOCUS软件更为便捷。
本文通过使用FOCUS软件对某型号叶片直接完成建模，对其进行了模态和结构静力学分析，并与实际叶片的模态和静力试验结果进行了对比分析。
2 、模型建立
FOCUS拥有独特的对叶片进行详细设计的 交互式建模工具。在对叶片进行逐步定义的同时，三维的交互式显像会对设计变化给出直接反馈。使用FOCUS软件对本文所研究的叶片进行建模，第一步是通过一系列坐标点定义翼型轮廓线，第二步是在三维空间中设置翼型位置、放大比例、旋转角度、预弯等来建立气动外形，第三步是定义材料，第四步是定义铺层边界，第五步是根据铺层边界和设计厚度定义铺层，从而完成了风机叶片的建模。 该叶片是由压力面壳体、吸力面壳体和前后缘两侧抗剪腹板结构组成，其中壳体由蒙皮、大梁、大梁两侧的芯材、后缘增强层和叶根增强层组成，所涉及的主要增强材料包括单轴向布、双轴向布、三轴向布、Balsa木、PVC泡沫。
3、 重量分析
对该模型提取截面属性，并通过后处理选择 叶片重量，得到叶片计算重量分布，见图1。
从图1可知，该叶片重量在0——1m处的斜率最大，表明在叶根处的单位重量最大，这是由于叶根段需要达到一定的铺层厚度满足打孔需要。其计算重量为7683kg，实际样片的称量重量为7675kg，偏差0.1%，二者非常接近，表明模型与 实际一致性好。
4 、模态分析
对该模型进行模态计算，并分别提取了一阶 挥舞、二阶挥舞、一阶摆振和一阶扭转的振型，如图2——5所示。模型计算频率与样片试验频率的对比见表1。 从图2——5和表1可知，样片试验的频率均小于计算频率，造成偏差的主要原因是样片整体刚度比设计刚度偏小，但偏差小于5%，符合 GL2010的相关测试要求。
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