开孔玻纤拉挤板孔边应力集中

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230228.016

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (2): 122-125.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230228.016

开孔玻纤拉挤板孔边应力集中

鲁晓锋, 李占营^*, 杨玉荣, 徐俊

中材科技风电叶片股份有限公司,北京 100192

收稿日期:2022-01-07 出版日期:2023-02-28 发布日期:2023-04-28
通讯作者: 李占营(1983—),男,博士,高级工程师,主要从事复合材料连接结构设计与损伤等方面的研究,lizhanying@sinomatech.com。
作者简介:鲁晓锋(1986—),男,硕士,工程师,主要从事复合材料结构设计、力学分析方面的研究。

Stress concentration at the hole edge of open-hole glass fiber reinforced pultrusion plate

LU Xiaofeng, LI Zhanying^*, YANG Yurong, XU Jun

Sinoma Wind Power Blade Co., Ltd., Beijing 100192, China

Received:2022-01-07 Online:2023-02-28 Published:2023-04-28

摘要/Abstract

摘要： 为了更加准确地预测应力集中对风电叶片开孔拉挤板拉伸强度的影响,采用试验测试、解析法和有限元法,研究了拉伸载荷作用下不同孔径的开孔拉挤板应力集中问题。首先,对两种孔径玻纤拉挤板进行拉伸强度测试。然后,给出采用平均应力准则计算应力集中系数的解析表达式。接着,采用商用有限元软件ANSYS建立开孔拉挤板的有限元模型,进行网格对孔边应力分布影响的研究。最后,对三种方法研究结果进行了分析和讨论。研究结果表明:随着孔径的增大,开孔拉挤板孔边应力集中系数增大,拉挤板强度降低;试验测得的应力集中系数小于理论分析值;有限元解和解析解得出的孔边应力分布和应力集中系数偏差较小,应力集中系数偏差小于3%。

关键词: 开孔玻纤拉挤板, 应力集中, 有限元法, 解析法, 平均应力准则, 复合材料

Abstract: In order to predict the stress concentration effect of open-hole glass fiber reinforced pultrusion plate in wind turbine blade, the tension behaviors for different hole diameters are studied by test, theoretical analysis and finite element analysis. First, the tensile strength of glass fiber pultrusion plates with different hole diameters are tested. Then, the analytical expression of stress concentration coefficient for open-hole plate under average stress criteria is presented. After that, the finite element models of open-hole pultrusion plate are established in commercial finite element software ANSYS. The effect of mesh size on the stress distribution for hole edge is studied. Finally, the results using different methods are compared and discussed. It is found that as the diameter of open hole increases, the stress concentration coefficient of the open-hole plate will increase and the strength will decrease. The experiment results of stress concentration factor are smaller than the theoretical values. The deviation of stress distribution and stress concentration coefficient at the hole edge obtained by finite element solution and analytical solution is small, and the deviation of stress concentration coefficient is less than 3%.

Key words: open-hole glass fiber pultrusion plate, stress concentration, finite element analysis, analytical method, average stress criteria, composites

中图分类号:

TB332

鲁晓锋, 李占营, 杨玉荣, 徐俊. 开孔玻纤拉挤板孔边应力集中[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(2): 122-125.

LU Xiaofeng, LI Zhanying, YANG Yurong, XU Jun. Stress concentration at the hole edge of open-hole glass fiber reinforced pultrusion plate[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(2): 122-125.

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开孔玻纤拉挤板孔边应力集中

Stress concentration at the hole edge of open-hole glass fiber reinforced pultrusion plate

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