【技术实现步骤摘要】
复合材料叶片结构动力学数值模拟方法
本专利技术属于风电机组叶片结构动力
，尤其涉及一种基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法。
技术介绍
目前复合材料广泛地应用于现代风电机组叶片的制造当中，复合材料的使用使得叶片结构呈现较强的各向异性，从而叶片运动的多个自由度存在着紧密的耦合关系，因此叶片结构动力学模型更为复杂化，数值建模也更加复杂。同时，近年来为了追求更高的发电效能，风电机组叶片设计长度不断增加，这使叶片的几何非线性效应更加显著，从而数值求解计算量加大，因此工程上需要更为快速的结构动力求解方法。目前广泛使用的风力机结构动力学的数值求解方法主要有三类：1.基于梁模型的模态叠加方法；2.多体动力学方法；3.有限元方法。模态叠加方法有效减少了结构数值方程的自由度，提高了模拟的计算效率。一般地，为了保证较高的计算效率，模态方法采用从有限元方法中获取的结构前3-4阶模态进行模拟，但是前3-4阶模态往往忽略了叶片复合材料各向异性的重要信息，如扭转模态。除了这种模态截断误差，模态方法从根本上是基于线性假设...
【技术保护点】
1.一种基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法，其特征在于，包括：/n步骤1：在梁单元空间坐标系的基础上建立各向异性复合材料叶片理论模型并进行变换；/n步骤2：通过对变换后的理论模型进行数值离散化来建立各向异性复合材料叶片数值模型；/n步骤3：通过在不同时刻分别交错构造线速度和角速度、力与力矩的变量来建立适用于有限差分方法的结构动力学计算网格；/n步骤4：在给定边界条件和初始条件后，求解结构动力学计算网格数值。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1：在梁单元空间坐标系的基础上建立各向异性复合材料叶片理论模型并进行变换；
步骤2：通过对变换后的理论模型进行数值离散化来建立各向异性复合材料叶片数值模型；
步骤3：通过在不同时刻分别交错构造线速度和角速度、力与力矩的变量来建立适用于有限差分方法的结构动力学计算网格；
步骤4：在给定边界条件和初始条件后，求解结构动力学计算网格数值。
2.根据权利要求1所述基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法，其特征在于，所述理论模型包括：力与力矩的平衡方程、受力与形变的本构关系数学方程。
3.根据权利要求2所述基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法，其特征在于，所述力与力矩的平衡方程中外力与外力矩包含体积力与力矩和惯性力与力矩。
4.根据权利要求2所述基于时域有限差分方法的复合材料叶片结构动力学数值模拟方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤201：对力与力矩平衡方程来说，对线速度与角速度变量的一阶时间导数采用中心差分格式进行离散，对力与力矩变量的一阶空间导数采用一阶向前差分格式进行离散；
步骤202：对于本构关系数学方程来说，对线速度与与角速度变量的一阶空...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟航，刘永前，李莉，韩爽，阎洁，葛铭纬，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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