申请/专利权人：华北电力大学

申请日：2019-11-26

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN111159929B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2020.06.09#实质审查的生效;2020.05.15#公开

摘要：本发明属于风电机组叶片结构动力技术领域，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，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。本发明使得结构动力学求解比传统有限元方式具有更为简洁的形式和更高的效率。

主权项：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；所述步骤1包括：步骤101：建立梁单元空间坐标系，根据牛顿方法建立梁单元上建立力与力矩的平衡方程，其中外力与外力矩包含体积力与力矩和惯性力与力矩； 根部转速由以下公式定义： 式中M与F分别代表叶片梁单元截面的合力和合力矩，Fe和Me分别代表施加在梁单元上的外力和外部扭矩向量；FB′代表梁单元变形后B′截面上的合力向量；drl代表变形梁单元的方向向量；以上向量的具体定义如下：F＝[FxFyFr]T，M＝[MxMyMr]T，q＝[qxqyqr]T，Me＝Mei+Mel，Fe＝Fei+Fel；其中，Fei与Mei代表单元所受外力中的惯性力和惯性力矩，Fel与Mel代表单元所受外力中的非惯性力和非惯性力矩；将力与力矩方程充分展开，可以得到如下形式： q代表梁单元位移，代表梁截面的偏转角度，r代表叶片展向坐标；步骤102：建立描述梁单元受力与形变之间关系的本构数学方程；Kij代表刚度矩阵参数，可以通过开源二维有限元截面计算软件进行计算； 步骤103：合并步骤101与102中的力与力矩平衡方程和本构数学方程，引入9个新变量对原方程组进行数学变换，降低方程的阶次； 变换后的方程形式如下：

全文数据：

权利要求：

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