一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法技术

技术编号:46062650 阅读:17 留言:0更新日期:2025-08-11 15:48
本发明专利技术公开了一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,涉及机械储能设备实验技术领域,具体一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,所述飞轮转子渐进损伤机理实验方法包括飞轮转子试件、有限元分析模块和实验测试模块,所述有限元分析模块包括模型的建立、应力分析的计算、单元失效的判断和失效单元的刚度退化处理。通过在设计的工作转速范围内进行各种定速和变速运行实验,用于实验测试复合材料结构在转速逐渐升高,内部应力的不断增大,结构内不同组分包括基体、纤维的性能变化、失效机理及发展,用于验证复合材料飞轮转子设计仿真结果,实现更加快速准确的强度分析校核,提高复合材料飞轮转子安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械储能设备实验,具体为一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法


技术介绍

1、飞轮储能是一种新型储能技术,通过电动机驱动飞轮转子升速,将电能转化成转子的动能进行存储。飞轮转子的最高工作转速越高,储能量越大。但是飞轮转子的最高工作转速受到转子材料强度的限制。因此飞轮储能转子主要采用高强度材料进行制造,以提升储能量。

2、碳纤维复合材料是飞轮储能转子使用的主要材料之一,飞轮转子的基本制造方法是将连续长纤维与树脂基体材料混合后,通过缠绕方式成型,然后加热固化,再经过机加工达到转子尺寸和精度要求。复合材料飞轮转子结构具有各向异性及非均质性的特点,不同方向上的机械性能(强度、刚度等)差别很大。复合材料飞轮转子在高速旋转状态下,结构内容受到复杂应力作用,随着转速的不断提升,结构内部可能发生多种损伤模式,不同损伤模式的发生发展机理及其对转子结构的影响也不一样,导致复合材料转子强度分析的复杂性,难以准确确定转子失效条件,给复合材料转子合理设计造成困难,也限制了复合材料飞轮转子高比强度、高比刚度特点的发挥。特别是当复合材料飞轮转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述飞轮转子渐进损伤机理实验方法包括飞轮转子试件、有限元分析模块和实验测试模块,所述有限元分析模块包括模型的建立、应力分析的计算、单元失效的判断和失效单元的刚度退化处理,所述飞轮转子试件这是为中空圆柱的结构,所述实验测试模块包括试件制备、飞轮转子组件装配、升速实验、性能测试、结果整理和仿真修正,所述结果整理是对有限元计算和实验测试的损伤指标F1和F2值结果的对比分析。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述有限元分析模块分为四个步骤:

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【技术特征摘要】

1.一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述飞轮转子渐进损伤机理实验方法包括飞轮转子试件、有限元分析模块和实验测试模块,所述有限元分析模块包括模型的建立、应力分析的计算、单元失效的判断和失效单元的刚度退化处理,所述飞轮转子试件这是为中空圆柱的结构,所述实验测试模块包括试件制备、飞轮转子组件装配、升速实验、性能测试、结果整理和仿真修正,所述结果整理是对有限元计算和实验测试的损伤指标f1和f2值结果的对比分析。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述有限元分析模块分为四个步骤:

3.根据权利要求2所述的一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述有限元分析模块的s3中,当单元失效未发生时,则增加转速到n2,继续进行有限元应力分析和失效判断。

4.根据权利要求2所述的一种复合材料飞轮转子渐进损伤及刚度退化特性实验测试方法,其特征在于:所述有限元分析模块的s4中,当f1超标时,则发生的失效不是最终失效模式,按照设定的刚度退化系数,对失效单元进行刚度退化处理,然后继续增加转速到n3,重复2-3步;

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【专利技术属性】
技术研发人员:秦润施景元汪路宋顺一
申请(专利权)人:深能南京能源控股有限公司
类型:发明
国别省市:

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