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1、復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告MIDASFamilyPrograms復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告專業(yè)的CAE解決方案北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司2010-12復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告 目錄一、CAE及國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片應(yīng)用現(xiàn)狀-1-二、復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片引入CAE的必要性-2-三、CAE在復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的應(yīng)用-3-四、舉例：CAE在復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用-4-五、邁達(dá)斯（MIDAS）CAE解決方案介紹-6-6.1NastranFX的組成-6-6.2NastranFX求解
2、特性-8-6.3卓越特點(diǎn)-10-6.4復(fù)合材料分析高級(jí)功能-13-六、NEINastran&NastranFX成功客戶（部分用戶）-15-七、推薦：MIDAS公司的CAE項(xiàng)目實(shí)施方案計(jì)劃書-16-復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告一、CAE及國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片應(yīng)用現(xiàn)狀CAE（ComputerAidedEngineering，即計(jì)算機(jī)輔助工程）技術(shù)，是指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度與壽命評(píng)估、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析
3、用來(lái)分析確定產(chǎn)品的性能；結(jié)構(gòu)與過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)用來(lái)保證產(chǎn)品功能、工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上，使產(chǎn)品、工藝過(guò)程的性能最優(yōu)；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估用來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)是否可行?？煽啃匀绾我约笆褂脡勖鼮槎嗌?；運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真用來(lái)對(duì)CAD（ComputerAidedDesign）建模完成的虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。從過(guò)程化、實(shí)用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限單元技術(shù)與虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要手段和工具。CAE技術(shù)和軟件更是關(guān)鍵
4、的技術(shù)要素之一。CAE作為一項(xiàng)跨學(xué)科的數(shù)值模擬分析技術(shù)，越來(lái)越受到科技界和工程界的重視。許多大型的CAE分析軟件已相當(dāng)成熟并已商品化，計(jì)算機(jī)模擬分析不僅在科學(xué)研究中普遍采用，而且在工程上也已達(dá)到了實(shí)用化階段。目前，風(fēng)能作為可再生能源的重要組成部分，受到世界各國(guó)政府的重視，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在逐步發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。目前風(fēng)電市場(chǎng)和技術(shù)主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，亞洲地區(qū)還處在逐步開發(fā)和發(fā)展階段。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有眾多廠家生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，葉片作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件之一，是風(fēng)力捕捉風(fēng)能、轉(zhuǎn)換能量的重要組成部分。國(guó)外生成廠家在產(chǎn)品
5、研發(fā)上投入大量研究資金，他們利用先進(jìn)的CAE工具對(duì)葉片相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，不斷提高強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)等方面的性能，并開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品；然而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)葉片的廠家以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行制造為主，對(duì)大型葉片的結(jié)構(gòu)分析與研究還處于起步階段。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家基本上都采用了各種CAD軟件進(jìn)行葉片設(shè)計(jì)，相比之下，CAE-19-復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片CAE實(shí)施可行性報(bào)告軟件的作用還沒有被充分認(rèn)識(shí)，大多數(shù)企業(yè)中的CAE技術(shù)只是配角或沒有被采用。很多企業(yè)對(duì)有限元仿真還只停留在表面認(rèn)識(shí)。隨著，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)葉片提出更高的要求，很多廠家、高校和
6、研究院也意識(shí)到風(fēng)機(jī)葉片分析的重要性以及帶來(lái)的價(jià)值，也逐步增加在葉片分析中的資金和人員投入，并取得初步的效益，推動(dòng)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度。二、復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片引入CAE的必要性現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)表明，產(chǎn)品設(shè)計(jì)雖然只占產(chǎn)品整個(gè)成本的5%，但它卻影響產(chǎn)品整個(gè)成本的70%。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果確定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零件形狀、材料及精度，則產(chǎn)品成本的70%～80%將被確定。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品開發(fā)階段需要重點(diǎn)予以考慮，風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)也同樣如此。風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，隨著世界風(fēng)力發(fā)電設(shè)備向大功率方向發(fā)展，風(fēng)機(jī)葉片
7、的長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，目前世界最長(zhǎng)的復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片是丹麥LM公司生產(chǎn)的，其長(zhǎng)度已達(dá)到61.5m，單片重約18t，從而對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、重量等的設(shè)計(jì)提出了前所未有的要求。復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比剛度高、重量輕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、承載性能好等特點(diǎn)，因而在大型風(fēng)機(jī)葉片中獲得了廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料在葉片的應(yīng)用已經(jīng)給生產(chǎn)廠家?guī)?lái)巨大的利益，同時(shí)它也帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。由于大型復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的外形結(jié)構(gòu)和鋪層結(jié)構(gòu)復(fù)雜都非常復(fù)雜，其外形由不同翼型構(gòu)建而成，屬于超長(zhǎng)三維曲面殼體結(jié)構(gòu)，且存在大量過(guò)渡層和夾心層結(jié)構(gòu)，所以其鋪層結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，此
8、外，風(fēng)機(jī)葉片的載荷分布也不規(guī)則，求取復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的解析解非常困難，所以尋求一種行之有效的計(jì)算方法已成為復(fù)合材料葉片設(shè)計(jì)不可逾越的一個(gè)環(huán)節(jié)。CAE技術(shù)能夠給工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，這已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。以Nastran為代表的高端CAE軟件早已活躍在全球各行各業(yè)中，將“基于物理樣機(jī)試驗(yàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法”帶入基于“虛擬樣機(jī)仿真的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”，將大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低
