[發明專利]疲勞損傷確定方法以及疲勞損傷確定裝置

有效

• 申請號: 201611261720.9
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108268675B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 劉朝豐;楚小超;馬武福
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 彭瓊

本發明涉及一種疲勞損傷確定方法以及疲勞損傷確定裝置。該方法包括獲取焊縫的疲勞載荷，并根據所述焊縫所處的初始截面高度和所述初始等效疲勞載荷求出擬合函數的擬合參數；基于所述擬合參數和檢測位置的截面高度，計算所述檢測位置的等效疲勞載荷，并基于所述檢測位置的所述等效疲勞載荷、塔架截面的抗彎模量以及SN曲線斜率的倒數，計算所述檢測位置的累積疲勞損傷值。根據本發明，可以實現快速地確定塔架任意截面位置的疲勞損傷程度。

技術領域

本發明涉及疲勞損傷確定領域，具體涉及疲勞損傷確定方法以及疲勞損傷確定裝置。

背景技術

塔架是風電機組的主支撐部件，其頂端支撐著輪轂總成、發電機、底座等關鍵部件。塔架的重量約占風電機組總重量的50％，其成本約占風電機組制造成本的15％～20％。在其生命周期過程中，需要承受機艙的重量、風力的作用以及風電系統運行引起的各種載荷，而不會發生強度破壞、疲勞破壞和傾覆，因而需要考慮塔架組成部件的靜強度、疲勞損傷和屈曲。

由于塔架主體的不同截面上分布著大量的焊縫，因此在風力發電機領域中，塔架主體的焊縫疲勞損傷的計算是其中尤為重要的內容。

發明內容

在實際的工程問題中，經常由于運輸等原因導致焊縫位置發生改變，此時原始的等效載荷無法使用，繼而無法快速地對焊縫進行疲勞強度評估。

現有技術中，如果塔架焊縫位置變化，則需要塔架組重新計算一輪載荷(周期長，最短幾天，最長幾周)，待載荷計算完成后強度負責人員才能利用該載荷計算焊縫(包含新焊縫)位置處的疲勞，因此總的周期長，耗時多。

本發明是鑒于上述情況而完成的，為了快速地對焊縫進行疲勞強度評估，本發明提出了一種風力發電機組的塔架焊縫疲勞損傷確定方法，所述方法包括：獲取焊縫的初始等效疲勞載荷，并根據所述焊縫所處的初始截面高度和所述初始等效疲勞載荷求出擬合函數；基于所述擬合參數和檢測位置的截面高度，計算所述檢測位置的等效疲勞載荷，并基于所述檢測位置的所述等效疲勞載荷、塔架截面的抗彎模量以及SN曲線斜率的倒數，計算所述檢測位置的累積疲勞損傷值。

在一些實施例中，所述擬合函數是二次函數。

為了更精確地確定焊縫的疲勞損傷程度，所述疲勞損傷程度還包括：以拐點為基準，將SN曲線分為左段和右段，獲取SN曲線的左段處的焊縫的疲勞載荷，并將SN曲線斜率的倒數設定為第一預定值，由此求出SN曲線的左段擬合函數，獲取SN曲線的右段處的焊縫的疲勞載荷，并將SN曲線斜率的倒數設定為第二預定值，由此求出SN曲線的右段擬合函數。

在一些實施例中，所述確定方法還包括：根據檢測位置的截面高度和左段擬合函數，計算所述檢測位置的左等效疲勞載荷；根據檢測位置的截面高度和右段擬合函數，計算所述檢測位置的右等效疲勞載荷。

為了快速地對焊縫進行疲勞強度評估，本發明提出了一種風力發電機組的塔架焊縫疲勞損傷的確定裝置，所述裝置包括：擬合單元，獲取焊縫的初始等效疲勞載荷，并根據所述焊縫所處的初始截面高度和所述初始等效疲勞載荷來求出擬合函數；以及運算單元，基于所述擬合參數和檢測位置的截面高度，計算所述檢測位置的等效疲勞載荷，并基于所述檢測位置的所述等效疲勞載荷、塔架截面的抗彎模量以及SN曲線斜率的倒數，計算所述檢測位置的累積疲勞損傷值。

在一些實施例中，所述擬合單元包括：分類單元，以拐點為基準，將SN曲線分為左段和右段，獲取SN曲線的左段處的焊縫的疲勞載荷，并將SN曲線斜率的倒數設定為第一預定值，由此求出SN曲線的左段擬合參數，獲取SN曲線的右段處的焊縫的疲勞載荷，并將SN曲線斜率的倒數設定為第二預定值，由此求出SN曲線的右段擬合參數。

在一些實施例中，所述運算單元還包括：子運算單元，根據檢測位置的截面高度和左段擬合參數，計算所述檢測位置的左等效疲勞載荷，根據檢測位置的截面高度和右段擬合參數，計算所述檢測位置的右等效疲勞載荷。