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艟测与控制
· 机械研究与应用·
智能材料的风机叶片振动主动控制分析
乔印虎,易克传,易勇
安徽科技学院工学院,安微风阳
摘要:对风力发电机叶片破坏形式、主动控制用智能材料作了介绍,进一步分析了用智能材料进行风机叶片保护可
行性。分析了基于智能材料叶片主动控制方案,为进一步实现叶片振动保护打下基础。
关键词:风力发电机;叶片;智能材料;控制方法
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———

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风能作为一种清洁、无污染的可再生能源越来越小,装置简单、成本低、响应速度快一般为几毫秒。
受到人们关注⋯。叶片是风力发申机吸收风能的最目前所发现的电流变液体,其所能达到的最大屈
主要部件,为复合材料,占整个风机成本的% ~ 服应力还较低,不能满足实际工程应用。需要寻求具
%
, 是一个容易发生振动的细长空心弹性体,主有更强电流变效应的电流变液体,且温度稳定性差,
要振动形式有:挥舞、摆振和扭转。这种机械振在应用中存在一定技术困难。目前重新被引起重视
动和气动力交织作用,形成气动弹性问题。易出现颤的磁流变液在很多方面性能超过电流变液。在两
振和发散,这种不稳定运动的破坏力极强。对风机层弹性约束层中间加一层电/磁流变液层,改变加于
叶片采用以智能材料为核心的主动控制技术,能极大两弹性层上的电压,就可以改变梁的刚度和阻尼,进
提高适应性和控制效果。本文针对风力发电机叶片受而改变系统的共振频率及降低系统的振动幅度。
损特点,分析利用智能结构对其进行保护的可行性。.. 形状记忆合金
叶片振动保护的方案当材料发生塑性变形后,经过合适热过程,能够
. 智能型材料的功能回复到变形前形状,这种现象叫做形状记忆效应
智能材料不仅具有承受载荷的能力,而且具有识。具该效应的金属一般是两种以上金属元素
别、分析、处理及控制等多种功能,能进行自诊断、自组成的合金,称为形状记忆合金。在特定温
适应、.自学习、自修复的材料结构。能够检测并且度下分别发生热弹性马氏体相变或玻璃化转变,其性
可以识别外界或者内部的刺激强度,如电、光、热、能发生显著变化如聚氨基甲酸乙酷在玻璃化温度
应力、应变、化学、核辐射等;具有驱动功能,减少机体下的弹性模量可变化几百倍的合金。将其加工成
振动。响应外界变化;反应灵敏、及时和恰当;当片材、丝线或薄膜,能产生大的应力或应变,变形量
外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。大,加热驱动时,驱动力较大。但是加热周期较长,只
. 各类智能材料比较能应用于低频振动控制。而风机叶片振动频率刚好
.. 电流变液和磁流变液是低频振动。
电致变性材料在接通电流时,可以从液体变为接.. 压电材料和磁致伸缩材料
近固体。如向空心复合梁中充人电流变液体材料,在压电智能材料可以将压强、振动等迅速转变为电
外电场作用下,液体材料就会变硬,从而使梁变成僵信号,或将电信号转变为振动信号。。,据报道,层
硬状,这样就能通过外加电场来调节系统阻尼和刚的压电陶瓷片做成的驱动器可在内产生
度,在结构自适应振动控制中获得了广泛关注。能耗的位移,且对温度变化不够敏感¨。是高精度、高速