风电叶片双轴疲劳加载系统振动分析

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1、第34卷第5期噪声与振动控制Vol34No.52014年10月NOISEANDVIBRATIONCONTROLOct.2014文章编号：1006-1355(2014)05-0114-03风电叶片双轴疲劳加载系统振动分析12廖高华，乌建中（1.南昌工程学院，南昌330099；2.同济大学机械工程学院，上海201804）摘要：多轴疲劳加载可使风电叶片各截面的试验载荷更等效实际所受疲劳载荷，缩短试验周期。针对风电叶片双轴疲劳加载系统，建立系统的动力学模型，列出动力学方程，再对振动体的运动轨迹仿真求解，得出运动轨迹图形。在此基础上，分析系统出现机电耦合的原因。利用试验

2、装置验证，为多轴疲劳系统的应用提供理论依据及试验验证，也为后续的风电叶片疲劳加载试验打下基础。关键词：振动与波；多轴；风电叶片；振动特性；疲劳加载中图分类号：TH113文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2014.05.026VibrationAnalysisofaDual-axialFatigueLoadingSystemforWindTurbine’sBladesTest12LIAOGao-hua,WUJian-zhong(1.NanchangInstituteofTechnology,Nanchang330099,

3、China;2.SchoolofMechnicalEngineering,ShanghaiTongjiUniversity,Shanghai201804,China)Abstract:Multi-axialfatigueloadingcanmaketheloadinthesectionsofwindturbinebladetoapproachtherealfatigueloadconditionandshortenthetestperiod.Inthispaper,thedynamicsmodelofthebiaxialfatigueloadingsystem

4、forthewindturbine’sbladestestisbuilt.Accordingtothekineticsequation,thetrajectoryofthevibratingbodyissimulatedandthediagramsofthetrajectoryaredrawn.Onthisbasis,thecauseoftheelectro-mechanicalcouplingphenomenonofthesystemisanalyzedandthenvalidatedbyexperimentaltesting.Thisworkprovide

5、satheoreticalbasisandanexperimentalreferencefortheapplicationofmulti-axialfatiguesystemtothefatigueloadingtestforwindturbineblades.Keywords:vibrationandwave;multi-axis;windturbineblade;vibrationperformance;fatigueloading风电叶片疲劳加载目的在于确定叶片的疲劳寿实际工况，采用多轴加载模式对叶片翼向和弦向同命，常用方式是利用振动锤激振风电叶片使其振

6、时施加激振力进行激振，可以更加真实地等效风负[4]动。采用单轴加载时，需分别对叶片翼向和弦向加载，缩短加载试验周期。本文对叶片疲劳双轴加载试验。因此，试验周期延长。丹麦的LM公司采载模式建立系统动力学模型，分析系统的振动特性，用单轴加载方式对叶片进行疲劳加载试验，试验翼仿真叶片发生复杂的运动轨迹，最后利用加载试验向振动后，再进行弦向振动，37.5m叶片试验需时三装置试验验证。[1]个半月，而61.5m的叶片约为一年。风载荷是多点多轴的时变载荷，用单轴振动来模拟实际的多点1叶片双轴疲劳加载数学模型多轴激励振动环境是不完备的，且单向激励下得到根据叶片试验要求，设计

7、的疲劳加载装置需要的模态激发及疲劳方式与多点多轴激励情况不尽给叶片翼向和弦向分别提供一个交变激振力，迫使[2,3]一样。为了使得叶片剖面周围的剪应力更符合叶片作简谐振动，如图1所示的是叶片翼向和弦向的摆锤振动疲劳加载系统。收稿日期：2014-01-23整个疲劳加载装置由电机，减速器，摆锤，夹具作者简介：廖高华(1978-)，男，南昌人，副教授，从事机电液控和变频器等组成，待检的叶片以水平的方式固定于制的研究工作。疲劳试验支座上，在距离叶片根部大约70%处安装E-mail:wfm_77@163.com疲劳加载装置，通过调节变频器频率来使两者进行114第5期风电叶

8、片双轴疲劳加载系统振动分析115[5,