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《风轮叶片疲劳试验加载设计-中国机械工程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第２９卷第６期中国机械工程Vol．２９No．６２０１８年３月CHINAMECHANICALENGINEERINGpp．７４３Ｇ７４７风轮叶片疲劳试验加载设计傅程张方慧中国船级社质量认证公司,北京,１００００６摘要:鉴于风电叶片截面形状和铺层结构的复杂性,推导了叶片疲劳试验过程中的加载弯矩分布计算方法,实现了对叶片危险区段校验的目的,也规避了叶片部分截面超载的风险;同时,通过测试手段获取被测叶片的真实参数,避免了叶片实物与叶片设计参数误差而导致的试验载荷不确定性,提高了试验的可靠性和可信度.关键词:风力发电机组;风轮叶片;疲劳试验;共振中图分类号:TK８３DOI:１
2、０．３９６９/ji．ssn．１００４?１３２X．２０１８．０６．０１７开放科学(资源服务)标识码(OSID):LoadingDesignofWindTurbineBladeFatigueTestsFUChengZHANGFanghuiChinaClassificationSocietyCertificationCompany,Beijing,１００００６Abstract:InviewofthecomplexityofwindturbinebladecrossＧsectionshapesandlaminatestrucＧtures,acalculationmetho
3、dofloadmomentdistributionsinthebladefatiguetestswerededucedtoaＧvoidtherisksofbladesectionoverloadingandthecheckingpurposeforthedangeroussectionsofthebladeswererealized．Atthesametime,therealparametersofthemeasuredbladeswereobtainedbymeansofthetestmethod,whichavoidsthetestloaduncertaint
4、ycausedbytheparametererrorsoftherealbladesanddesignedblades,andimprovesthereliabilityofthetests．Keywords:windturbinegeneratorsystem;roterblade;fatiguetest;resonance０引言风轮叶片是风力发电机组中最关键的部件,叶片由多层玻璃纤维增强塑料铺设而成.根据叶片的受力特点和工艺限制,叶片铺层工艺中需要大量的手工作业来完成,而这必然导致质量的不稳定;另一方面,考虑到生产成本及风电机组收回成本的周期,需要叶片在至少２
5、０年的寿命周期内稳定工作,因此叶片的疲劳试验就显得非常重要.叶片采用的玻璃纤维增强材料的疲劳性能研究与金属材料相比还很不完善;而叶片主要承受风载荷,其时变性和随机性都非常强,因此叶片的图１叶片基本结构及铺层[１]疲劳设计是将２０年设计寿命作为前提,根据风载Fig．１Basicstructureandlaminateofblade[１]荷的统计规律模拟并折算出等效载荷及次数作为态,一般在设计时将叶片离散成数段,每段内的截设计载荷,并进行叶片的疲劳试验.面属性是均匀的,各段的截面属性不同,根据叶片复杂的铺层情况,计算出叶片的质量分布及刚度１叶片的基本结构及工作状态分布
6、等参数,作为设计叶片疲劳试验的依据.叶片一般由玻璃纤维增强树脂铺设而成,其２叶片疲劳试验基本原理基本结构及铺层如图１所示.叶片在工作时,叶根通过螺栓连接至轮毂,呈叶片工作时主要承受空气动力产生的弯矩,悬臂状安装.为了更好地描述叶片的变形与运动,将叶片沿翼基于叶片截面的复杂性,根据叶片的工作状型截面厚度方向的弯曲运动称为挥舞运动,而沿弦长方向的弯曲运动称为摆振运动;叶片疲劳试收稿日期:２０１７０３２０?７４３?中国机械工程第２９卷第６期２０１８年３月下半月验的目的就是考验叶片在挥舞弯矩和摆振弯矩下典型的叶片各截面在寿命期内的损伤如图３的疲劳性能.所示,可见叶片损伤集
7、中在某一区段,因此,以最叶片具有尺寸大、质量大、变形大的特点,循大损伤截面为设计目标,兼顾考虑损伤较大的区环次数在数百万次以上,采用一般的疲劳试验方段是可行的,而实现这个目标的重要一步就是计法所需的激振能量大,因此目前的疲劳试验一般算出试验加载产生的各截面的弯矩载荷分布.这都采取共振法激励.激振的方式主要有电机偏心里给出两种计算加载弯矩分布比例关系的方法,块式和液压作动筒式,目的都是为了激起叶片挥并通过试验标定步骤来确定加载弯矩分布,验证舞或摆振方向的共振,来达到振动加载的目的.两种方法的优劣.通常叶片疲劳试验的试验装置如图２所示,试验中采用电机带动偏心质量块激励
8、的方式施加
