復(fù)合材料風機葉片cae實施可行性報告

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1、復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告MIDASFamilyPrograms復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告專業(yè)的CAE解決方案北京邁達斯技術(shù)有限公司2010-12復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告目錄一、CAE及國內(nèi)外復(fù)合材料風機葉片應(yīng)用現(xiàn)狀-1-二、復(fù)合材料風機葉片引入CAE的必要性-2-三、CAE在復(fù)合材料風機葉片的應(yīng)用-3-四、舉例：CAE在復(fù)合材料風機葉片設(shè)計中的具體應(yīng)用-4-五、邁達斯（MIDAS）CAE解決方案介紹-6-6.1NastranFX的組成-6-6.2NastranFX求解特性-8-6.

2、3卓越特點-10-6.4復(fù)合材料分析高級功能-13-六、NEINastran&NastranFX成功客戶（部分用戶）-15-七、推薦：MIDAS公司的CAE項目實施方案計劃書-16-復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告一、CAE及國內(nèi)外復(fù)合材料風機葉片應(yīng)用現(xiàn)狀CAE（ComputerAidedEngineering，即計算機輔助工程）技術(shù)，是指工程設(shè)計中的分析計算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計、強度與壽命評估、運動、動力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析用來分析確定產(chǎn)品的性能；結(jié)構(gòu)

3、與過程優(yōu)化設(shè)計用來保證產(chǎn)品功能、工藝過程的基礎(chǔ)上，使產(chǎn)品、工藝過程的性能最優(yōu)；結(jié)構(gòu)強度與壽命評估用來評估產(chǎn)品的精度設(shè)計是否可行?？煽啃匀绾我约笆褂脡勖鼮槎嗌?；運動、動力學(xué)仿真用來對CAD（ComputerAidedDesign）建模完成的虛擬樣機進行運動學(xué)仿真和動力學(xué)仿真。從過程化、實用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限單元技術(shù)與虛擬樣機的運動、動力學(xué)仿真技術(shù)。近年來，隨著計算機技術(shù)和計算方法的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計方法的主要手段和工具。CAE技術(shù)和軟件更是關(guān)鍵的技術(shù)要素之一。CAE作為一項跨學(xué)科的數(shù)值

4、模擬分析技術(shù)，越來越受到科技界和工程界的重視。許多大型的CAE分析軟件已相當成熟并已商品化，計算機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到了實用化階段。目前，風能作為可再生能源的重要組成部分，受到世界各國政府的重視，風電產(chǎn)業(yè)正在逐步發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。目前風電市場和技術(shù)主要集中在發(fā)達國家，亞洲地區(qū)還處在逐步開發(fā)和發(fā)展階段。國內(nèi)外已經(jīng)有眾多廠家生產(chǎn)風力發(fā)電設(shè)備，葉片作為風電機組的核心部件之一，是風力捕捉風能、轉(zhuǎn)換能量的重要組成部分。國外生成廠家在產(chǎn)品研發(fā)上投入大量研究資金，他們利用先進的CAE工具對葉片相

5、關(guān)技術(shù)進行分析，不斷提高強度、剛度和結(jié)構(gòu)等方面的性能，并開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品；然而國內(nèi)生產(chǎn)葉片的廠家以引進國外技術(shù)進行制造為主，對大型葉片的結(jié)構(gòu)分析與研究還處于起步階段。國內(nèi)生產(chǎn)廠家基本上都采用了各種CAD軟件進行葉片設(shè)計，相比之下，CAE-19-復(fù)合材料風機葉片CAE實施可行性報告軟件的作用還沒有被充分認識，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)對有限元仿真還只停留在表面認識。隨著，風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對葉片提出更高的要求，很多廠家、高校和研究院也意識到風機葉片分析的重要性以及帶來的價值，也逐步增加在葉片分析

6、中的資金和人員投入，并取得初步的效益，推動了自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品的開發(fā)進度。二、復(fù)合材料風機葉片引入CAE的必要性現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)表明，產(chǎn)品設(shè)計雖然只占產(chǎn)品整個成本的5%，但它卻影響產(chǎn)品整個成本的70%。在設(shè)計過程中，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)計在產(chǎn)品開發(fā)階段需要重點予以考慮，風機葉片設(shè)計也同樣如此。風機葉片是風力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，隨著世界風力發(fā)電設(shè)備向大功率方向發(fā)展，風機葉片的長度越來越長，目前世界最長的復(fù)合材料風機葉片是丹麥LM公司生產(chǎn)的，其長度已達到61

7、.5m，單片重約18t，從而對葉片結(jié)構(gòu)的強度、剛度、重量等的設(shè)計提出了前所未有的要求。復(fù)合材料具有比強度高、比剛度高、重量輕、可設(shè)計性強、承載性能好等特點，因而在大型風機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)砭薮蟮睦妫瑫r它也帶來新的挑戰(zhàn)。由于大型復(fù)合材料風機葉片的外形結(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，屬于超長三維曲面殼體結(jié)構(gòu)，且存在大量過渡層和夾心層結(jié)構(gòu)，所以其鋪層結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，此外，風機葉片的載荷分布也不規(guī)則，求取復(fù)合材料風機葉片結(jié)構(gòu)的解析解非常困難，所以尋求一種行之有效的計

8、算方法已成為復(fù)合材料葉片設(shè)計不可逾越的一個環(huán)節(jié)。CAE技術(shù)能夠給工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)帶來巨大的經(jīng)濟效益，這已成為不爭的事實。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“基于物理樣機試驗的傳統(tǒng)設(shè)計方法”帶入基于“虛擬樣機仿真的現(xiàn)代設(shè)計方法”，將大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低