绪论 1
第一篇 叶片结构设计基础 7
第1章 基本准则 7
1.1 设计协调 7
1.2 设计基础 9
1.3 结构设计 10
1.4 结构重量与成本控制 11
第2章 复合材料基础 13
2.1 叶片复合材料结构件 16
2.2 叶片结构材料 19
2.3 增强纤维 19
2.4 树脂 21
2.5 其他结构材料 22
2.6 选材途径 22
2.7 复合材料力学测试 23
2.8 叶片复合材料工艺性 27
第3章 结构设计基础 31
3.1 设计基准 31
3.2 构型设计 42
3.3 结构设计流程 44
第二篇 叶片结构设计 49
第4章 结构件设计 49
4.1 主梁设计 50
4.2 腹板设计及缘条胶接 61
4.3 蒙皮设计 72
4.4 夹芯结构设计 73
4.5 前缘梁设计及前缘胶接 78
4.6 尾缘梁设计及尾缘胶接 80
4.7 叶根加强层设计 90
4.8 叶根连接设计 92
4.9 优化设计讨论 104
第5章 功能件设计 106
5.1 叶尖设计 106
5.2 防雷设计 106
5.3 胶衣及喷漆 109
5.4 运输加强层设计 109
5.5 叶根盖板设计 110
5.6 配重腔设计 110
5.7 挡雨环设计 111
5.8 双腹板PE管设计 111
5.9 其他设计 111
第三篇 叶片结构设计方法 115
第6章 结构校核准则 115
6.1 结构校核总则 115
6.2 叶片结构校核方法 116
6.3 叶片结构校核概述 116
6.4 强度分析 118
6.5 稳定性分析 118
6.6 变形分析 121
6.7 动力学特性分析 121
6.8 胶接分析 122
6.9 层间分析 122
6.10 疲劳分析 122
6.11 高级分析 123
第7章 一维方法 124
7.1 工字梁理论 124
7.2 叶片剖面模型简化 126
7.3 叶片剖面强度计算 128
7.4 叶片剖面强度分析 130
7.5 叶片弯曲变形计算 131
7.6 叶片剖面挠度分析 132
7.7 一维方法误差分析 133
7.8 一维方法应用拓展 135
第8章 二维方法 137
8.1 叶片强度计算 138
8.2 叶片固有频率与特征模态计算 151
8.3 等效疲劳载荷法计算疲劳损伤 153
8.4 二维工程算法 154
8.5 二维等截面有限元方法 155
第9章 三维方法 159
9.1 风力机叶片有限元分析 159
9.2 叶片有限元建模 160
9.3 叶片有限元模型局部细化 168
9.4 叶片有限元边界与加载 170
第10章 其他方法 185
10.1 叶片建模流程 185
10.2 叶片数据库 186
第四篇 叶片结构构件设计 189
第11章 基本校核分析 189
11.1 叶片基本校核 189
11.2 结构校核安全系数 190
11.3 强度校核 193
11.4 刚度校核 198
11.5 振动特性分析 200
11.6 叶片整体屈曲 207
第12章 层合板分析 208
12.1 层合板理论 208
12.2 层合板设计 215
12.3 层合平板的屈曲 217
12.4 纤维失效分析 226
12.5 树脂失效分析 228
12.6 层合板在叶片上的应用 231
第13章 夹芯结构分析 233
13.1 夹芯结构基础 233
13.2 夹芯结构设计 234
13.3 夹芯结构分析 235
13.4 夹芯结构分析方法 237
13.5 夹芯结构在叶片上的应用 249
13.6 腹板屈曲分析 249
13.7 叶片局部屈曲分析 253
13.8 叶片截面屈曲分析 254
第14章 胶接连接分析 255
14.1 胶接理论 255
14.2 胶接连接设计 257
14.3 胶接工程算法 262
14.4 胶接连接分析 266
14.5 胶接连接在叶片上的应用 268
第15章 螺栓连接分析 271
15.1 叶根预埋工艺的结构校核 271
15.2 后打孔叶根工艺的结构校核 287
第五篇 叶片结构设计专题 293
第16章 疲劳分析 293
16.1 理论基础 293
16.2 复合材料疲劳 298
16.3 叶片疲劳校核流程 301
16.4 疲劳载荷 302
16.5 疲劳校核危险点选取 303
16.6 叶片疲劳校核方法 304
16.7 叶片疲劳损伤判断 309
第17章 叶片抗冲击分析 311
17.1 冲击损伤分析技术 311
17.2 显示时间积分方法 314
17.3 材料本构关系 315
17.4 叶片抗冲击校核 316
17.5 叶片抗冲击试验 318
第18章 断裂力学与层间分析 319
18.1 复合材料的断裂分析 319
18.2 断裂力学中的主要参数 319
18.3 断裂力学计算方法 320
18.4 哑节点断裂单元 328
18.5 复合材料层间应力 334
18.6 叶片的层间失效与断裂破坏 338
第19章 可靠性分析 340
19.1 复合材料损伤容限 340
19.2 可靠性 342
第20章 叶片全尺寸测试 346
20.1 概述 346
20.2 材料测试与构件测试 346
20.3 叶片全尺寸测试简介 348
20.4 叶片数据与试验件要求 349
20.5 试验台 350
20.6 设计载荷与测试载荷 353
20.7 失效模式 354
20.8 质量与动态特性测试 354
20.9 静强度测试 355
20.10 疲劳测试 358
20.11 破坏性测试 358
第21章 总结与展望 359
21.1 设计与流程 359
21.2 校核与经验 360
21.3 设计和校核之外的眼界 361
21.4 对未来的展望 362
21.5 回到原点——复合材料薄壁杆件结构力学 364
参考文献 366
附录A 坐标系 368
附录B WB45.3叶片 371
名词索引 372