基于遺傳算法的復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)鋪層優(yōu)化與應(yīng)用.pdf

1、葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部件，主要實現(xiàn)對風(fēng)能的捕獲。葉片性能的優(yōu)劣主要由風(fēng)力機(jī)葉片的外型和鋪層結(jié)構(gòu)兩方面決定。采用不同的鋪層角度、鋪層厚度、鋪層順序建立的葉片鋪層結(jié)構(gòu)具有不同的結(jié)構(gòu)性能。為此，論文以復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化為研究方向，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化研究。
　　闡述了復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片鋪層結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、層合板的基本理論、約束最優(yōu)化問題以及復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法。以上述基本理論、設(shè)計原則和優(yōu)化方

2、法為基礎(chǔ)，制定了有限元分析和遺傳算法相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計方法，即將有限元分析得到的結(jié)構(gòu)最大位移和最大主應(yīng)力作為遺傳算法的優(yōu)化對象，解決復(fù)雜、多變量的風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)性能最值優(yōu)化問題。
　　根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)構(gòu)型特點、基本參數(shù)，選用合理的建模方法建立了葉片的三維模型。分析了葉片不同位置受力特點；結(jié)合葉片的實際運(yùn)行工況條件，選取合適部位，建立了合理、有效的有限元分析模型。
　　通過有限元分析，建立了最大位移與節(jié)點、最大主應(yīng)力與單元之

3、間的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計遺傳優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，采用改進(jìn)的遺傳算法實現(xiàn)鋪層優(yōu)化。以簡單復(fù)合纖維層合板模型為例，驗證論文提出的優(yōu)化方法的可行性，并將其推廣應(yīng)用到對風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化研究中。
　　對整機(jī)葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度分析和靜強(qiáng)度分析。由結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析結(jié)果可知，葉片強(qiáng)度失效部位主要集中于葉根部位，驗證了經(jīng)理論分析后建立有限元分析模型合理性。
　　以提出的優(yōu)化方法為工具，葉片結(jié)構(gòu)性能最佳為目標(biāo)，分別將鋪層角度、鋪層厚度作為優(yōu)化設(shè)