兆瓦级风力发电机组机舱罩多采用FRP等复合材料制成，由于FRP等复合材料各向异性且铺层结构复杂，再加上大型机舱罩部件的结构复杂，现阶段对其结构强度分析仍采用力学实验测定结合手工校核计算，其有限元分析仍处于研究阶段。在分析复合材料层合板理论及其数学模型的基础上，利用ABAQUS软件采用Ｓ4Ｒ和Ｓ3壳单元模拟某机舱罩部件FRP层压板结构进行极限风速下非线性有限元分析仿真，构建了一种基于ABAQUS兆瓦级风电机组机舱罩非线性有限元分析仿真的方法，并给出了示例。
      机舱罩FRP(即玻璃纤维增强型塑料)复合材料力学分析是建立在复合材料经典层合板理论及其非线性数学模型基础之上的，层合板是由两层或多层简单层板按一定顺序和角度粘接在一起作为一个理想结构单元，具体理论模型如下：
      1)层合板变形很小，且材料服从胡克定律；
      2)层与层之间理想粘接，无间隙，无粘接层厚度，无错动，且沿厚度方向变形连续；
      3)层合板中变形前垂直于中面的直线段，变形后能够保持直线并且还垂直于中面。
      ABAQUS软件是国际上公认最好的大型通用有限元分析软件之一，以精于求解复杂工程问题和非线性分析见长，其求解非线性问题的能力居世界领先水平，采用ＣＡＤ建模和可视化视窗系统，具有非常好的人机交互使用界面，对于初学者非常容易上手，其分析已广泛应用于机械、化工、冶金、土木、水利、材料、航空、船舶、汽车、电器等各个领域。现以某机舱罩部件为研究对象，利用ABAQUS软件采用Ｓ4Ｒ和Ｓ3壳单元模拟该机舱罩部件FRP层压板结构进行极限风速下的非线性有限元分析仿真。
      在实际的工程应用中，利用现有该机舱罩部件CAD三维模型，将其转换为通用数据格式导入ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ，进行实体模型抽中面(抽取薄壳实体模型的三维中性曲面)处理，并导成ＩＧＥＳ格式，从而得到机舱罩部件中性层的三维曲面几何模型，如图所示。
      机舱罩使用的是FRP，其各向异性，沿轴向的力学性能最好，非轴向很弱，为此必须通过铺层设计改变各铺层走向加以弥补。本研究利用ABAQUS软件提供的多层复合材料壳单元—Ｓ4Ｒ壳单元和Ｓ3壳单元，分别是1种4节点缩减3Ｄ单元和1种3节点缩减3Ｄ单元，可模拟复合材料层合板各铺层特性和各向异性。单元铺层完全按实际工艺设计，按层合板(0°/90°/45°/-45°)ｓ顺序设置Ｓ4Ｒ或Ｓ3壳单元铺层共14层，隔层厚度均为0.5ｍｍ，每层单元参数为:各向弹性模量Ｅ1=3 900MPa，Ｅ2=Ｅ3=8 920MPa;泊松比μ=0.22，剪切模量Ｇ12=Ｇ13=Ｇ23=4 000MPa。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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