100kW风力发电机叶片疲劳分析

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1、第28卷第2期可再生能源Vol.28No.22010年4月RenewableEnergyResourcesApr.2010100kW风力发电机叶片疲劳分析123单光坤，关新，宋世东（1.沈阳工业大学风能技术研究所，辽宁沈阳110023；2.沈阳工程学院能源与动力工程系，辽宁沈阳110136；3.辽宁康平金山风力发电有限公司，辽宁沈阳110500）摘要：结合有限元分析方法和叶片振动试验方法，利用最少的试验设备，检测出叶片危险部位的相应数据，以提高疲劳试验的可靠性。通过理论计算和数学建模相结合的方法，确定叶片阴阳两面最大变形位置，使试验条件更符合叶片的实际工况。分

2、析试验结果显示，被测叶片达到了设计标准的要求。关键词：风力发电机叶片；模态分析；应变；疲劳；有限元中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1671-5292（2010）02-0021-05Fatigueanalysisonbladeof100kWwindturbine123SHANGuang-kun，GUANXin，SONGShi-dong（1.ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023，China；2.ShenyangInstituteofEngineering，Shenyang110136,China；3

3、.LiaoningKangPingJINSHANWindPowerGenerateElectricityLtd.co.,Shenyang110500,China）Abstract：Inordertofindoutdataofdangerouspartsbytheleastexperimentequipmentandtoimprovetestreliability,wecombinefiniteelementmethodandbladevibrationexperimentalmethod.Throughtheoreticalcaculationandmathe

4、meticmodeling,themaximumdeformationpartisdeterminedinnegativesideandpositiveside.Theresultsshowthatthetestedbladescouldreachtherequirementsofbladeindesignstandard.Keywords：windturbineblade；modeanalysis；stain；fatigue；finiteelement0引言1振动检测法的提出叶片是风力发电机组的关键部件，它的功能对于型面弯度很小、扭转角不大、弦长比较是捕获风

5、能和执行空气动力刹车。在风力发电机大的螺旋桨叶片，可将其看作为一端固定一端自组设计中，叶片的外形设计直接关系到机组能否由的悬臂梁。先假设叶根激励振动已获得，并以获得所希望的功率。在风机运行过程中叶片要承位移Ys（t）=Essinωt形式给出。叶片横向振动微受较大的风载荷，因此叶片的疲劳特性是十分重分方程为要的[1]。坠2Y坠2坠2Y2m2+22EJ22=mωEssinωt风机叶片多采用玻璃纤维增强复合材料坠t坠x坠x（GRP），其基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。当复对于真实非等截面，上式的振动方程无法求合材料叶片受到交变载荷时，如果材料所承受的出解析解，故采用传

6、递矩阵法。载荷超过其相应的疲劳极限，材料会出现疲劳失叶片的离散化模型如图1所示。图中mi为效，部件就会产生疲劳断裂。疲劳断裂通常从材料离散质量；Δli为等截面小段梁;Ji为截面惯性距，表面开始，然后到截面，最后使材料彻底破坏[2]。i=1，2，…，n。收稿日期：2009-09-09。作者简介：单光坤（1969-），女，博士研究生，副教授，主要从事风力发电技术的研究。通讯作者：关新（1979-），男，硕士，助教，主要从事风力发电机组的设计与分析。E-mail:xin_guan@sina.com·21·可再生能源2010，28（2）在准备好的模具表面，然后在此基础

7、上反复铺树脂材料，使之形成既具备较高的刚度，又不失柔性的叶片。由于传统设计观念的束缚，设计叶片的生产厂商为提高使用寿命，而大大提高安全系数，造成叶片刚度过高，失去了叶片应有的柔性[4]要求。该叶片安装到大型风力发电机上，当遇到.湍流风或时速超过20m的阵风时，很容易在叶依据工程力学理论得到梁—集中质量的变形片表面或内部产生破损，甚至发生整体断裂的严与载荷关系，并以矩阵形式表示：重事故。002.2叶片静载强度测定Y010000000000θ001000由结构特点和材料复合结构所决定，通过计算00=00000100方法得到的叶片

8、刚度数值与叶片实际的强度值有M00