[發明專利]一種水平軸風力機葉片靜力測試結果修正方法

有效

• 申請號: 201310100563.3
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103196689A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 石可重
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 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在靜力載荷作用下結構性能評估的方法，其特征在于，該方法由以下幾部分組成：葉片在試驗臺架上的靜力測試；臺架靜力測試過程的數值模擬；試驗與計算的相關性分析；實際運行情況下離心載荷對葉片結構響應的影響分析；該影響對試驗結果的修正。

具體步驟如下：

1）采用現有通用的水平軸風力機葉片靜力試驗方法，對固定在試驗臺架上的葉片進行揮舞、擺振方向的靜力測試，獲取不同方向下的葉片結構響應，包括葉片變形量與關鍵部位的應變值；

2）采用數值仿真方法，對步驟1）中的試驗過程進行數值模擬，分別對葉片揮舞、擺振方向進行結構靜力分析，計算得到葉片在不同方向下的葉片變形量與關鍵部位的應變值；

3）對步驟1）的測試結果和步驟2）的數值計算結果進行對比，對試驗與計算中葉片的尺寸結構、和/或材料性能參數進行分析，確定影響數值計算準確度的因素，調整與完善數值計算中的相關尺寸結構、和/或材料性能參數；

4）利用步驟3）中經過完善的尺寸結構、和/或材料性能參數重新進行步驟2）中的數值計算過程，以獲得良好的數值仿真結果（數值仿真結果和測試結果一致或接近一致）；

5）根據葉片實際運行轉速范圍計算葉片的離心慣性載荷，并將離心慣性載荷施加于上述的葉片數值模型上，并采用非線性結構分析方法，計算出離心慣性載荷對葉片結構剛度的影響以及剛度的變化情況，利用變化后的結構剛度，重新計算葉片在揮舞與擺振方向下的結構響應，包括葉片變形量與關鍵部位的應變值；

6）分析比較步驟4）、5）中的結構響應計算結果，獲得二者之間的數值比例關系；

7）將步驟6）中所得到的數值比例關系，引入到步驟1)中，對步驟1）中獲得的葉片各方向變形量與關鍵部位的應變值進行修正，即將步驟1）中獲得的葉片各方向的變形量與關鍵部位的應變值乘以步驟6）中所得到的數值比例關系，以相乘得到的數據作為修正后的結構響應結果。

8）依據7）中獲得結構響應結果，可以評估葉片運行狀態下，在相應的靜力載荷和離心慣性載荷作用下，所發生的變形情況和應變分布情況。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用該方法進行葉片極限載荷或其它靜力載荷下結構響應的評估，其前提在于對固定在試驗臺架上的葉片進行揮舞、擺振等方向的靜力測試，獲取各自方向下的葉片變形量與關鍵部位應變值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，為了反應葉片在實際運行情況下離心慣性載荷載荷對結構響應的影響，在數值仿真分析中，采用了非線性分析方法。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5）中，分別根據葉片實際運行轉速的上限和下限計算葉片的離心慣性載荷，并分別將葉片實際運行轉速的上限和下限情況下的離心慣性載荷分別施加于上述的葉片數值模型上，分別計算出上限和下限轉速下離心慣性載荷對葉片結構剛度的影響以及剛度的變化情況，利用變化后的結構剛度，分別重新計算葉片在上限和下限轉速下揮舞與擺振方向下的結構響應。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟6）中，將步驟5）中得到的上限和下限轉速下揮舞與擺振方向下的結構響應，即位移與應變的計算結果，分別與4）中計算結果相除，獲得二者之間數值比例關系的上下限。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟7）中，將步驟6）中得到的數值比例關系上下限數值，引入到步驟1)中，對步驟1）中獲得的葉片各方向的位移與應變值進行修正，模擬得到葉片在實際轉速范圍之間運行情況下結構響應的數值范圍。