基于Beam单元建模的风力发电叶片模态分析(附APL命令流&模型文件)

问题描述

• Beam单元介绍

• 建模与分析过程

  Beam单元介绍

  

建模与分析过程

步骤一：建立梁截面几何形状，并划分网格，每个截面通过命令secwrite保存为一个网格文件。

以9个截面表示叶片的不同段的截面形状，其中两个截面形状之间是线性过渡的,

步骤二：材料指定

这种叶片一般由复合材料制造，因此这里涉及到各项异性材料定义。分别定义各个方向的模量，泊松比等材料属性。

mp,ex,1,12000e06
mp,ey,1,12000e06
mp,ez,1,9500e06
mp,nuxy,1,0.38
mp,nuyz,1,0.18
mp,nuxz,1,0.18
mp,gxy,1,9300e06
mp,gyz,1,6033e06
mp,gxz,1,6033e06
mp,dens,1,1750

步骤三：根据步骤一中建立的截面网格定义梁的截面信息。

sectype,1,beam,mesh ! 指定梁单元截面类型
secread,mesh1,sect,,mesh !读取前面定义的截面网格文件，作为梁单元截面。

可以通过GUI方式查看相应的截面形状

前面定义梁单元截面只是定义了叶片在某个位置的截面形状，各个截面之间是通过线性过渡的，截面是变化的，因此需要定义变截面类型的梁单元。

定义变截面梁单元需要指定初始梁截面和末端梁截面。

下命令流中的ID指的是梁截面编号。

SECTYPE,ID,taper        ! 指定梁单元截面类型为变截面
SECDATA,ID,           ! 起始截面SECDATA,ID,           ! 末端截面

type,beam188  !梁单元
secnum,ID     ！梁截面选择
lmesh,        ！线网格划分

可以通过命令/GLINE,1,-1使梁单元显示截面形状，来查看具体有限元模型。（这里去除了网格线的显示）

针对这样复杂的一个模型可以简化为几十个梁单元进行模型，计算成本大大减少，在10阶固有频率内的求解精度基本可以达到5%内。

/soluantype,modal   ! select modal analysis    
modopt,lanb,10mxpand,10, , ,yes    ! expand 10 mode shapes
solve
finish

总结

本文没有重点讲细节，只是为了抛砖引玉，利用好Beam复杂截面的建模能力可以使很多复杂模型的建立变得简单。

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