[發明專利]一種風力機葉片模態分析方法

有效

• 申請號: 201410404552.9
• 申請日: 2014-08-16
• 公開（公告）號: CN104134013B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 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: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種風力機葉片模態分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

SS1.依據所要測試評估的全尺寸風力機葉片結構特征，設計并制作一個結構尺寸等比例縮小的縮尺寸風力機葉片；

SS2.對上述縮尺寸風力機葉片進行模態測試試驗，獲得縮尺寸風力機葉片的各項模態參數；

SS3.對所述縮尺寸風力機葉片建立結構有限元數值模型，可依據給定的材料性能參數數據進行對所述縮尺寸風力機葉片進行模態計算，得到相應的各項模態參數；

SS4.對比分析所述縮尺寸風力機葉片的模態試驗與模態計算的結果，比較各對應模態參數的差異；

SS5.通過所述縮尺寸風力機葉片的模態試驗與模態計算的相關性分析，對所述結構有限元數值模型中葉片各部位材料性能參數進行優化修正，獲得材料性能修正參數；

SS6.建立全尺寸風力機葉片的結構有限元數值模型，以步驟5中經過優化分析獲得的葉片各部位材料性能修正參數作為該全尺寸風力機葉片結構有限元數值模型的材料性能參數；

SS7.對步驟6中的全尺寸風力機葉片的有限元模型進行模態計算獲得相應的各項模態參數，以準確地反映風力機葉片的真實模態信息。

2.根據權利要求1所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，步驟5中，對縮尺寸風力機葉片的模態測試試驗與模態計算結果進行相關性分析，對縮尺寸風力機葉片的結構有限元數值模型中的材料性能參數進行優化修正，獲得材料性能修正參數，具體包括如下子步驟：

A.根據各部位材料的不同，將風力機葉片的整體結構劃分為若干個部分，將葉片各部分的材料性能作為分析變量；

B.將所述縮尺寸風力機葉片的模態測試試驗與模態計算中各項模態參數的差值作為目標變量；

C.以子步驟A設定的分析變量和子步驟B設定的目標變量進行優化計算，在優化計算中，通過調整葉片各部分的材料性能參數，可以實現使目標變量值趨近于最小，以目標變量取最小值時對應的葉片各部分的材料性能參數的取值作為材料性能修正參數。

3.根據權利要求2所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，子步驟C中，以設計單位預先提供的葉片材料性能參數計算得到的所述各對應模態參數的差異值為初始目標變量值。

4.根據權利要求1至3所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，確定步驟1中的縮小比例時，應保證縮尺寸風力機葉片各部位具有足夠的復合材料鋪層厚度，使其各部位的材料性能與全尺寸風力機葉片相當。

5.根據權利要求1至4所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，步驟2中采用常規的模態測試設備與手段獲得葉片的各項模態參數。

6.根據權利要求1至5所述的風力機葉片靜態分析方法，其特征在于，所述模態參數包括頻率、振型、模態質量、模態剛度、模態阻尼等。

7.根據權利要求1至6所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉片模態性能評估，其前提在于依據原型葉片設計并制作等比例縮小的試驗葉片，并分別建立該縮小葉片與原型葉片的有限元數值分析模型。

8.根據權利要求1所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉片模態性能評估，應根據縮尺寸葉片的試驗結果與計算結果，建立以材料性能參數為優化變量，以試驗與計算的模態結果數據之差最小化為優化目標的優化分析，以獲得準確的材料性能，并將之應用到原型葉片的計算中。

9.根據權利要求1所述的風力機葉片模態分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉片模態分析，所建立的縮小葉片與原型葉片的有限元數值分析模型，除結構尺寸不同外，其它模型數據以及計算方法應保持一致。