风电叶片疲劳试验载荷确定方法研究

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1、万方数据12圣言沲静1

2、羲DONGFANGTURBINE黄志华黄永东f东方汽轮机有限公司赵萍钟贤和四JIl德阳．6180001摘要：文章以1OMW风电叶片(DF64A)为例，研究了在单点单轴恒幅值加栽方式下，疲劳试验的疲劳栽荷计算方法。根据Bladed软件仿真得出的叶片在风场的疲劳栽荷谱(Markov矩阵)，利用疲劳损伤理论分析方法及有限元软件研究分析了叶片疲劳试验栽荷设计点的位置：最终确定了疲劳载荷设计点在单轴疲劳栽荷My作用下的疲劳损伤值；并给出了单点恒幅值加栽方式下，该位置的静态栽荷参数和

3、动态加栽栽荷。最终确定出试验方案。关键词：风电叶片；疲劳试验；疲劳损伤；Markov矩阵；有限元TheMethodofDeterminingtheFatigueTestLoadforWindTurbineBladeHuangZhihua，HuangYongdong，ZhaoPing，ZhongXianhe(Don曲ngTurbineCo，LtdDeyangSichuan618000)Abstract：Thispaperinvestigatedamethodfordeterminingthefat

4、iguetestloadfor0MWwindturbinebladebyforcingthesin—glepoint，single—axisandconstantamplimdeloadBasedonthenaturalfatigueloadspectrum(markovmatrix)forwindturbinebladesimulatedbythebladedsoftware，thelocadonofthedesignloadforfatiguetestofwindturbinebladewa

5、sanalyzedbyusingthedamagetheoryandFEMAnd出edamagevalueofthedesignpmntforsingle—axisflap讹efatigueloading”ascalculated．thenthestaticloadparametersanddynamicloadsaboutthepoint1,veredeterminedAtlast．thefatiguetestschemewascamedOUt．KeywOrds：windturbineblad

6、e，6石guctest，damage．markovmatrix，FEM风电叶片作为风力机的重要组成部件．在风场的实际运行中承受着不断变化的风载荷作用．恶劣的气候环境和叶片长年累月的不断运行．使得风电叶片的疲劳寿命备受人们关注。为检验风电叶片的疲劳使用寿命是否能达到设计要求，国外学者和专家已做过大量的工作。相比之下．国内在这方面的研究和试验相对较少。通常风电叶片的认证试验分为静力试验认证和疲劳试验认证两方面．静力试验认证主要检验叶片的质量、固有频率、极限载荷下的强度极限和稳定性是否满足设计要求．而

7、疲劳试验则检验叶片的结构、铺层和粘接设计是否合理．是否能达到预设计的叶片使用年限．同时也可发现在叶作者简介：黄志华(1984一)男．助理丁程师．硕士研究生．毕业于西南交通大学力学与r程学院．观从事风电叶片结构设计丁作万方数据片生产制造过程中的一些制造缺陷．根据国外已进行的试验和经验．风电叶片的疲劳试验主要分为双轴和单轴疲劳加载试验．双轴加载疲劳试验可同时进行挥舞和摆振两个方向的试验．单轴加载试验则每次只进行挥舞或摆振方向的试验．可见前者比后者对叶片的检验更加节省时间和节省相应的试验费用．但试验设

8、备要求更高、试验难度更大。结合国内自身条件以及中国船级社叶片疲劳试验规范的要求．此次叶片的疲劳试验只进行挥舞方向的疲劳试验。本文就DF64A风电叶片进行的单点单轴恒幅值加载方式下的疲劳试验进行疲劳试验载荷设计方法研究．1疲圣吉沲静媸j13DONGFANGTURBINEo叶片在实际运行中疲劳载荷谱非常复杂．图1(以My为例)仅是一个截面的疲劳载荷谱。每个截面疲劳载衙谱不同，同时同一个截面振幅都在不断变化且振动次数非常多(20年的寿命内)．无法模拟．因此必须采用简化加速方法在较短的时间内等效模拟叶片

9、的实际运行情况．检验试验叶片是否能够安全运行。即对叶片仅施加疲劳载荷Mv，所加载荷的等效损伤与叶片运行寿命内的等效损伤相同．检验叶片在试验中是否破坏。罔lDF64A某截面My实际的疲劳载荷谱1．1关注截面位置凼为疲劳试验仅能在局部加载．仅能关注一个截面．根据疲劳强度分析．选取疲劳安全裕度最小的截面作为疲劳试验验证截面．1．2试验次数的选取为r使叶片的试验时间不能太长．也避免由于次数太少导致试验不能反映真实情况．一般确定试验次数为Ns=5×106～1x107次(根据船级社规范要求)，试验的频率与叶