一种叶片模具钢结构挠度的估算方法技术

本发明专利技术提供一种叶片模具钢结构挠度的估算方法，包括以下步骤：S1.根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将叶片模具钢结构等效转化为等截面的等效模型；S2.根据叶片模具钢结构的等效模型得到叶片模具钢结构的截面惯性矩；S3.根据叶片模具钢结构的截面惯性矩计算得到所述叶片模具钢结构的挠度。该估算方法大大降低了设计人员对专业软件的依赖，简化工具的同时，计算过程也相对简单，不需要精确的几何模型，不用考虑导入模型的干涉、网格划分的合理性等，可以缩短设计周期，减少成本投入。减少成本投入。减少成本投入。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片模具钢结构挠度的估算方法


[0001]本专利技术属于叶片模具刚度预测
，具体涉及一种叶片模具钢结构挠度的估算方法。

技术介绍

[0002]风电叶片模具用于复合材料风电叶片的制备成型，由叶片模具钢结构与蒙皮构成。在风电叶片模具的初始设计阶段，设计工程师需要对主承载钢架的刚度有一定预估。而叶片模具钢架是不规则的变截面空间杆系，无法直接使用经典梁理论对挠度进行计算。
[0003]目前，通常需要在商用仿真分析软件中进行分析，但是，在商用仿真分析软件中分析，需要经过建模、划分网格、施加荷载、求解等过程，时间较长，专业要求较高，给设计人员带来不便。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供一种叶片模具钢结构挠度的估算方法，大大降低了设计人员对专业软件的依赖，简化工具的同时，计算过程也相对简单，不需要精确的几何模型，不用考虑导入模型的干涉、网格划分的合理性等，可以缩短设计周期，减少成本投入。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种叶片模具钢结构挠度的估算方法，包括以下步骤：S1. 根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将叶片模具钢结构等效转化为等截面的等效模型；S2. 根据所述叶片模具钢结构的等效模型得到所述叶片模具钢结构的截面惯性矩；S3. 根据所述叶片模具钢结构的截面惯性矩计算得到所述叶片模具钢结构的挠度。
[0006]优选地，步骤S1具体为：将所述叶片模具钢结构的每一节作为一个单元块，根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将每个所述单元块分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所有所述单元块的所述等效模型依次组合，得到所述叶片模具钢结构的整体的等效模型。
[0007]优选地，将所有所述单元块的所述等效模型依次组合后，还与所述叶片模具钢结构的根部立柱杆件组的等效模型进行组装，得到所述叶片模具钢结构的整体的等效模型。
[0008]优选地，步骤S1中，对每个所述单元块进行等效转化时，将每个所述单元块分为包含立柱杆件的立柱杆件组和不包含立柱杆件的非立柱杆件组，对所述立柱杆件组和所述非立柱杆件组分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所述立柱杆件组的等效模型与所述非立柱杆件组的等效模型组装，得到所述单元块的等效模型；所述立柱杆件组包含一根上横撑、一根下横撑、两根面内斜撑和两根立柱，所述非
立柱杆件组包含两根上主梁、两根下主梁、两根侧面斜撑和一根底面斜撑。
[0009]优选地，对所述非立柱杆件组进行等效转化时，将所述非立柱杆件组分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，Ⅰ区域包含一根上主梁和一根侧面斜撑，Ⅱ区域包含两根下主梁和一根底面斜撑，Ⅲ区域包含一根上主梁和一根侧面斜撑；对所述Ⅰ区域、所述Ⅱ区域、所述Ⅲ区域分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所述Ⅰ区域、所述Ⅱ区域、所述Ⅲ区域的等效模型按照相对位置进行组装，得到所述非立柱杆件组的等效模型。
[0010]优选地，将所述Ⅰ区域等效转化为长度不变的等截面的第一矩形截面构件，指定所述第一矩形截面构件的截面高度为所述I区域的杆件外轮廓高度方向的最大尺寸，按照转化前后杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，确定所述第一矩形截面构件的截面宽度。
[0011]优选地，将所述Ⅱ区域等效转化为长度不变的等截面的第二矩形截面构件，指定所述第二矩形截面构件的截面宽度为所述Ⅱ区域的杆件外轮廓宽度方向的最小尺寸，按照转化前后杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，确定所述第二矩形截面构件的截面高度。
[0012]优选地，将所述Ⅲ区域等效转化为长度不变的等截面的第三矩形截面构件，指定所述第三矩形截面构件的截面高度为所述Ⅲ区域的杆件外轮廓高度方向的最大尺寸，按照转化前后杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，确定所述第三矩形截面构件的截面宽度。
[0013]优选地，对所述立柱杆件组进行等效转化时，将所述立柱杆件组等效转化为等截面的空心矩形截面构件，所述空心矩形截面构件的截面的高和宽分别等于所述非立柱杆件组的等效模型的截面的高和宽。
[0014]优选地，步骤S3中，根据虚功原理，依据所述叶片模具钢结构的截面惯性矩计算得到所述叶片模具钢结构的简支部分的最大挠度和叶尖悬臂部分的最大挠度。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1. 在叶片模具的初始设计阶段，设计工程师需要对主承载钢架的刚度有一定预估，但又无需对结构进行详尽的分析。与通常的商用有限元软件结构分析过程相比，本专利技术的叶片模具钢结构挠度的估算方法大大降低了设计人员对专业软件的依赖，只需要纸和笔即可对钢架变形进行评估；2. 本专利技术的叶片模具钢结构挠度的估算方法，与商业有限元结构分析方法相比，本方法在简化工具的同时，计算过程也相对简单，不需要精确的几何模型、完全不用考虑导入模型的干涉、网格划分的合理性等，可以缩短设计周期，减少成本投入。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例1中叶片模具刚结构的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中叶片模具刚结构单元块的结构示意图；图3是本专利技术实施例1中叶片模具刚结构单元块中立柱杆件组的结构示意图；图4是本专利技术实施例1中叶片模具刚结构单元块中非立柱杆件组的结构示意图。
[0017]其中：1
‑
立柱杆件组；2
‑
非立柱杆件组；3
‑
上横撑；4
‑
下横撑；5
‑
面内斜撑；6
‑
立柱；7
‑
上主梁；8
‑
下主梁；9
‑
侧面斜撑；10
‑
底面斜撑。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1本实施例所述的一种叶片模具钢结构挠度的估算方法，包括以下步骤：S1.将叶片模具钢结构的每一节作为一个单元块，根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将每个单元块分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所有单元块的等效模型依次组合，再与叶片模具钢结构的根部立柱杆件组的等效模型进行组装，得到叶片模具钢结构的整体的等效模型；叶片模具钢架是由立柱杆件组（包含立柱的杆件集合）和非立柱杆件组（不含立柱的杆件集合）两种不同类型的杆件集合组成，每一个立柱杆件组和相应的非立柱杆件组构成一个能够代表叶片模具钢架结构特点的杆件集合，可称作一个单元块，叶片模具钢架是由数个结构相同、尺寸和性能差异的单元块构成。因此，可将叶片模具钢结构的每一节作为一个单元块，将每个单元块分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所有单元块的等效模型依次组合，得到整体的等效模型。
[0020]具体地，包括以下步骤：S101. 取叶片模具钢架中一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片模具钢结构挠度的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将叶片模具钢结构等效转化为等截面的等效模型；S2. 根据所述叶片模具钢结构的等效模型得到所述叶片模具钢结构的截面惯性矩；S3. 根据所述叶片模具钢结构的截面惯性矩计算得到所述叶片模具钢结构的挠度。2.根据权利要求1所述的叶片模具钢结构挠度的估算方法，其特征在于，步骤S1具体为：将所述叶片模具钢结构的每一节作为一个单元块，根据杆件横截面相对原始横截面形心轴的惯性矩相等的原则，将每个所述单元块分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所有所述单元块的所述等效模型依次组合，得到所述叶片模具钢结构的整体的等效模型。3.根据权利要求2所述的叶片模具钢结构挠度的估算方法，其特征在于：将所有所述单元块的所述等效模型依次组合后，还与所述叶片模具钢结构的根部立柱杆件组的等效模型进行组装，得到所述叶片模具钢结构的整体的等效模型。4.根据权利要求2所述的叶片模具钢结构挠度的估算方法，其特征在于：步骤S1中，对每个所述单元块进行等效转化时，将每个所述单元块分为包含立柱杆件的立柱杆件组和不包含立柱杆件的非立柱杆件组，对所述立柱杆件组和所述非立柱杆件组分别等效转化为等截面的等效模型，然后将所述立柱杆件组的等效模型与所述非立柱杆件组的等效模型组装，得到所述单元块的等效模型；所述立柱杆件组包含一根上横撑、一根下横撑、两根面内斜撑和两根立柱，所述非立柱杆件组包含两根上主梁、两根下主梁、两根侧面斜撑和一根底面斜撑。5.根据权利要求4所述的叶片模具钢结构挠度的估算方法，其特征在于：对所述非立柱杆件组进行等效转化时，将所述非立柱杆件组分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，Ⅰ区域包含一根上主梁和一根侧面斜撑，Ⅱ区域包含两根下主梁和一根底面斜撑，Ⅲ区域包含一根上主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚朋，黄尚洪，张瑶瑶，田谋锋，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：