本發(fā)明涉及風力機葉片內(nèi)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種基于零泊松比與角梯度蜂窩的風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

為了提高能量吸收能力與減振降噪效果，越來越多的層合蜂窩結(jié)構(gòu)被開始運用到中小型風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中，然而多項材料的結(jié)合也凸顯出了這種層合主梁結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)層間剪切破壞的失效現(xiàn)象。

大部分層合結(jié)構(gòu)內(nèi)蜂窩芯平面內(nèi)的泊松比一般為正值，但是通過改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有可能使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出零泊松比的效果，在收到平面外彎曲載荷時，零泊松比蜂窩芯不會出現(xiàn)常規(guī)正泊松比蜂窩芯的馬鞍形變形，從而提高了與薄壁皮層之間變形的匹配程度，可以降低了層間切應力的分布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能降低層間切應力的基于零泊松比與角梯度蜂窩的風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于零泊松比與角梯度蜂窩的風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)，包括抗剪腹板1、橫梁板2；所述橫梁板2固定在抗剪腹板1兩側(cè)邊；

所述抗剪腹板1包括兩塊夾板及夾持在兩夾板之間的角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成；

所述橫梁板2包括兩塊夾板及夾持在兩夾板之間的零泊松比蜂窩芯網(wǎng)格構(gòu)成。

所述零泊松比蜂窩芯網(wǎng)格由一組橫向拉脹邊、一組橫向蜂窩邊以及兩組斜向蜂窩邊組成；

每個橫向拉脹邊和橫向蜂窩邊通過兩個斜向蜂窩邊連接且相鄰的橫向拉脹邊與橫向蜂窩板分別在斜向蜂窩邊的兩側(cè)。

所述橫向蜂窩邊與斜向蜂窩邊長度相等，橫向拉脹邊長度是橫向蜂窩邊和斜向蜂窩邊長度的兩倍。

所述橫向拉脹邊與橫向蜂窩邊的層數(shù)之比為1:1。

相鄰的斜向蜂窩邊之間具有120°的夾角。

所述角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的斜邊與豎直邊所成鈍角的數(shù)值，由角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的中部開始向外逐漸變小，從而實現(xiàn)剪切剛度從中心開始向外變小。

所述角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的截面形狀為六邊形。

所述抗剪腹板1的兩側(cè)邊連接在橫梁板2的中部，兩者結(jié)合后構(gòu)成風力機葉片主梁，其截面形狀呈“工”字型結(jié)構(gòu)。

所述抗剪腹板1短邊垂直于橫梁板2的短邊。

所述抗剪腹板1和橫梁板2的材質(zhì)為鋁材或者鋼材；所述剪腹板1與橫梁板2之間的連接采用滾壓、焊接或者粘結(jié)。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

對于主梁中的抗剪腹板來說，其主要受到平面內(nèi)的彎曲載荷，在這種載荷作用下，腹板芯層中部的切應力遠高于上下兩端的切應力，而研究表明王棕分枝結(jié)構(gòu)的剛度梯度分配可以有效降低組織中間層截面上的切應力，通過改變抗剪腹板蜂窩芯層結(jié)構(gòu)中斜邊的角度可以實現(xiàn)類似于王棕分枝結(jié)構(gòu)的剪切剛度分配趨勢，從而有效提高腹板芯層中部的剪切剛度，降低其在平面內(nèi)彎曲載荷下的切應力。由此可見，本發(fā)明通過引入兩種蜂窩芯結(jié)構(gòu)，改善了橫梁層間與抗剪腹板內(nèi)的切應力分布。本發(fā)明角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的斜邊與豎直邊所成鈍角的數(shù)值，由角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的中部開始向外逐漸變小，從而實現(xiàn)剪切剛度從中心開始向外變小。

本發(fā)明風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可以通過滾壓成型、擠出等工藝大量快速生產(chǎn)，適合工業(yè)應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于零泊松比與角梯度蜂窩的風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明零泊松比蜂窩芯網(wǎng)格結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖所示1至3。本發(fā)明公開了一種基于零泊松比與角梯度蜂窩的風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)，包括抗剪腹板1、橫梁板2；所述橫梁板2固定在抗剪腹板1兩側(cè)邊；所述抗剪腹板1包括兩塊夾板及夾持在兩夾板之間的角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述橫梁板2包括兩塊夾板及夾持在兩夾板之間的零泊松比蜂窩芯網(wǎng)格構(gòu)成。

所述零泊松比蜂窩芯網(wǎng)格由一組橫向拉脹邊、一組橫向蜂窩邊以及兩組斜向蜂窩邊組成；

每個橫向拉脹邊和橫向蜂窩邊通過兩個斜向蜂窩邊連接且相鄰的橫向拉脹邊與橫向蜂窩板分別在斜向蜂窩邊的兩側(cè)。

所述橫向蜂窩邊與斜向蜂窩邊長度相等，橫向拉脹邊長度是橫向蜂窩邊和斜向蜂窩邊長度的兩倍。

所述橫向拉脹邊與橫向蜂窩邊的層數(shù)之比為1:1。相鄰的斜向蜂窩邊之間具有120°的夾角。

所述角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的斜邊與豎直邊所成鈍角的數(shù)值，由角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的中部開始向外逐漸變小，從而實現(xiàn)剪切剛度從中心開始向外變小。

所述角梯度蜂窩狀結(jié)構(gòu)的截面形狀為六邊形。所述抗剪腹板1的兩側(cè)邊連接在橫梁板2的中部，兩者結(jié)合后構(gòu)成風力機葉片主梁，其截面形狀呈“工”字型結(jié)構(gòu)。

所述抗剪腹板1短邊垂直于橫梁板2的短邊。

所述抗剪腹板1和橫梁板2的材質(zhì)為鋁材或者鋼材；所述剪腹板1與橫梁板2之間的連接采用滾壓、焊接或者粘結(jié)。

如上所述，本發(fā)明由具有零泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的三明治層合板作為上下橫梁，由具有仿王棕剛度分配角梯度蜂窩結(jié)構(gòu)的三明治層合板作為抗剪腹板。零泊松比結(jié)構(gòu)在平面外載荷下的低泊松比效應可以降低皮層與芯層之間的切應力分布，而仿王棕剛度分配的角梯度蜂窩通過提高內(nèi)部單元剪切剛度而降低了在面內(nèi)載荷下蜂窩內(nèi)部切應力，綜合考慮風力機葉片主梁結(jié)構(gòu)的受載特點，將零泊松比與角梯度蜂窩同時運用在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以實現(xiàn)改善內(nèi)結(jié)構(gòu)中與層間切應力分布的效果，從而降低脫層破壞的風險。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。