风力机叶片腹板结构拓扑优化设计研究
范士杰1
寿昊楠1
缪维跑2
朱海波1
李春2
岳敏楠2
1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 2000932.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;上海非碳基能源转换与利用研究院,上海 200240
摘要：[目的]针对目前风力机叶片结构优化多集中于尺寸或铺层而内部构型相对固定的局限性,通过拓扑优化寻求叶片腹板的最优材料布局,实现叶片的轻量化设计并探索结构创新.[方法]首先,基于Abaqus软件拓扑优化模块,建立了叶片腹板的拓扑优化模型;其次,以结构刚度最大化为目标函数,在满足体积约束的前提下优化了材料分布;最后,对优化后的新型腹板结构进行了质量分布、刚度分布、抗振性能以及屈曲性能的综合对比分析.[结果]结果表明,优化后的腹板质量降低约4.56%;新型构型在保持叶片整体质量与刚度分布基本不变的同时,具有良好的抗振性能.尽管腹板最大应力有所增大且屈曲因子因支撑减弱而略有降低,但均处于材料允许范围及安全区间内,验证了拓扑优化在叶片轻量化设计中的有效性.
关键词：风力机叶片腹板拓扑优化轻量化设计铺层设计
分类号：TK83(风能、风力机械)
论文发表日期：2026-03-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 77-86 )
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