[發明專利]一種基于等強度原則的水平軸風力機葉片縮比模型靜力測試方法

有效

• 申請號: 201310100425.5
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103196666A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 石可重;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水平軸風力機葉片的靜力測試方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1）依據所要測試評估的原型全尺寸葉片結構特征，設計并制作一個材料相同而結構尺寸等比例縮小的縮尺寸模型葉片，并以該葉片作為試驗葉片；

2）依據等強度原則，（即縮尺寸模型葉片與原型全尺寸葉片在各自的試驗載荷作用下，應保持相同的結構應力分布），將原型全尺寸葉片的試驗載荷轉化為縮尺寸模型葉片的試驗載荷，具體步驟如下：

(a)采用有限元數值模擬方法，分別建立原型全尺寸葉片與縮尺寸模型葉片的有限元模型；

(b)對上述兩個有限元模型分別定義一致的邊界條件；

(c)根據設計部門所提供的原型全尺寸葉片試驗載荷,施加到原型全尺寸葉片有限元模型上，并據此計算在該載荷作用下原型全尺寸葉片的結構應力分布情況；

(d)將步驟（c）中原型全尺寸葉片各加載點處的載荷，按照一個相同的比例縮小，并將縮小后的載荷施加到縮尺寸模型葉片的有限元模型的對應各加載點處，采取與步驟（c）中一致的計算方法，計算在該載荷作用下縮尺寸模型葉片的結構應力分布情況；

(e)分別在原型全尺寸葉片和縮尺寸模型葉片的對應位置選取若干位置點，作為應力對比點;

(f)比較原型全尺寸葉片和縮尺寸模型葉片在上述應力對比點處的應力分布情況，如應力分布不一致，則調整施加到縮尺寸模型葉片有限元模型上的載荷;

(g)經過若干次調整計算，找到實現原型全尺寸葉片和縮尺寸模型葉片在應力對比點處應力分布一致或近似一致的縮尺寸模型葉片的施加載荷，以該載荷作為縮尺寸模型葉片靜力試驗的試驗載荷；

3）按照步驟2）所確定的施加到縮尺寸模型葉片的試驗載荷，對縮尺寸模型葉片進行靜力試驗；

4）根據步驟3）中縮尺寸模型葉片靜力試驗獲得的應力測量結果，對原型全尺寸葉片的結構性能進行評估。

2.根據權利要求1所述的水平軸風力機葉片縮比模型靜力測試方法，其特征在于，所述步驟2）的子步驟（c）中，施加到原型全尺寸葉片有限元模型上的試驗載荷，為沿葉片展向布置的幾處集中載荷。

3.根據權利要求1或2所述的水平軸風力機葉片的縮比模型靜力測試方法，其特征在于，所述步驟2）的步驟（d）中，按照原型全尺寸葉片與縮尺寸模型葉片的尺寸縮小比例值，縮小步驟（c）中原型全尺寸葉片各加載點處的載荷，得到施加到縮尺寸模型葉片有限元模型上的載荷。

4.根據上述任一項權利要求所述的水平軸風力機葉片的縮比模型靜力測試方法，其特征在于，所述步驟2）的步驟(e)中，依據可較好反映或識別葉片損傷情況的強度計算結果，分別在原型全尺寸葉片和縮尺寸模型葉片的對應位置選取若干位置點，作為應力對比點。

5.根據上述任一項權利要求所述的水平軸風力機葉片的縮比模型靜力測試方法，其特征在于，所述步驟2）的步驟(f)中，調整施加到縮尺寸模型葉片上的載荷時，須保證施加到各位置點處的載荷按照相同比例同步增減。

6.根據上述任一項權利要求所述的水平軸風力機葉片的縮比模型靜力測試方法，其特征在于，所述步驟2）中，對原型全尺寸葉片與縮尺寸模型葉片的有限元模型采用一致或相似的計算網格以及相同的邊界條件進行數值計算，以使二者具備一致或相似的計算誤差。

7.根據上述任一項權利要求所述的水平軸風力機葉片的縮比模型靜力測試方法，其特征在于，采用該方法進行葉片靜力性能評估，試驗步驟及試驗裝置可利用現有通用的葉片靜態測試步驟。