基于泊松随机过程的风力发电机叶片疲劳寿命估算-机械工程学报

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1、第52卷第18期机械工程学报Vol.52No.182016年9月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGSep.2016DOI：10.3901/JME.2016.18.134基于泊松随机过程的风力发电机叶片*疲劳寿命估算1,211米良程珩权龙(1.太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室太原030024；2.上海航天科工电器研究院有限公司上海200240)摘要：疲劳寿命决定了正常工况下工程结构服役期限的长度，对其进行准确预测对于零部件疲劳强度设计至关重要。由于机械零部件在工作期间经常会受到随机变幅载荷的作用，载荷间相互作用效应现象十分显著，导

2、致单次循环载荷对材料所造成的疲劳损伤量发生变化，若忽略该效应会影响疲劳寿命估算的准确性。针对当前研究中的疲劳损伤累积法则无法考虑该效应的问题，提出一种将非齐次泊松随机过程函数与伴随损伤理论相结合来估算零部件疲劳寿命的方法，解决了由于载荷间相互作用效应所带来的载荷作用顺序的问题，并以随机加载试验为例验证了该方法的准确性。将其应用于风力发电机叶片的疲劳寿命估算过程中，结果表明该方法可靠、有效，为风力机叶片的疲劳可靠性设计提供了新的路径。关键词：随机变幅载荷；泊松随机过程；风力发电机；伴随损伤；疲劳寿命中图分类号：TK83EstimationofBladeFatigueLifeofW

3、indTurbineBasedonPoissonStochasticProcess1,211MILiangCHENGHengQUANLong(1.KeyLabofAdvancedTransducersandIntelligentControlSystem,MinistryofEducationandShanxiProvince,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024;2.ShanghaiSpaceApplianceResearchInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200240)Abstract：Fatigueli

4、fedeterminesthelengthoftheservicelifeofengineeringstructureundernormalworkingconditions,anditisveryimportanttopredictthefatiguelifeaccuratelyforthefatiguedesignofparts.Duetomechanicalpartssubjectingtorandomvariableloadduringtheworkingtime,theinteractioneffectbetweenloadsissignificantwhichcha

5、ngesthefatiguedamagecausedbysinglecycleload.Ignoringthiseffectwillaffecttheaccuracyoftheestimationoffatiguelife.Inthecurrentstudy,thefatiguedamageaccumulationrulecannotbeconsidered.Tosolvethisproblem,amethodforestimatingthefatiguelifeofcomponentsbycombiningthenon-homogeneousPoissonstochastic

6、processfunctionwiththetheoryoftheconcomitantdamageisputforward,whichtakestheproblemofloadingsequencecausedbytheinteractioneffectbetweenloadsintoaccount.Theaccuracyofthismethodisverifiedbytherandomloadingtest.Itisappliedtotheestimationofthefatiguelifeofwindturbineblades.Theresultsshowthatthis

7、methodisreliableandeffective,whichprovidesanewpathforthefatiguereliabilitydesignofwindturbineblades.Keywords：randomvariableamplitudeload；Poissonstochasticprocess；sequenceofloading；accompanyingdamage；fatiguelife计至关重要。机械零部件在服役期间经常受到随机1[1]0前言变幅载荷的作用,试