[發明專利]一種分階段加載的風力機葉片的疲勞測試方法

有效

• 申請號: 201810431915.6
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108918106B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 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: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種分階段加載的風力機葉片的疲勞測試方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

SS1.根據設計單位所提供的疲勞載荷譜，繪制葉片不同截面位置的載荷值與位置坐標之間的關系曲線，該曲線中的載荷值為各截面疲勞力矩的幅值，各截面的力矩均值為零，該曲線載荷即為葉片疲勞測試的目標曲線；

SS2.在葉片一定位置安放激振器和若干質量配重塊，通過調節激振器與質量配重塊的位置和質量以及激振質量，產生葉片所需要的加載力矩；

SS3.根據步驟SS2中激振器的輸出載荷，以及激振器、配重塊、葉片各部位的質量和葉片各截面的剛度，計算出激振器在葉片各截面位置所產生的疲勞力矩幅值與疲勞力矩均值，葉片重量以及加載裝置質量導致葉片的疲勞力矩均值不為零；

SS4.采用疲勞載荷平均應力修正方法，將步驟SS3中確定的疲勞載荷進行修正，將疲勞力矩均值不為零時的疲勞力矩幅值等效轉化為均值為零的載荷幅值，獲得一條新的葉片各截面載荷與截面坐標的關系曲線，該曲線的均值載荷為零；

SS5.通過調整激勵器與配重塊的位置與質量，獲得多組步驟SS4中的關系曲線，將這些曲線與步驟SS1中的目標曲線進行對比，選取出與步驟SS1中目標曲線最接近的曲線作為試驗載荷曲線；

SS6.設定試驗載荷曲線與目標曲線之間的偏差指標；

SS7.將步驟SS5中獲得的最終試驗載荷曲線與步驟SS1中目標曲線相比較，計算葉片各截面位置上述兩曲線力矩載荷之差，分別得到二者載荷差距小于步驟SS6中偏差指標的部分與超出偏差指標的部分，滿足偏差指標的定為A部分，超出偏差指標的為B部分；

SS8.按照步驟SS5中獲得的試驗載荷曲線，對葉片進行第一階段的疲勞加載測試，按照試驗所要求的加載次數進行加載試驗，分別獲得A、B兩部分的測試結果，其中A部分測試結果為該部分的最終結果；

SS9.對于B部分，根據葉片材料的疲勞載荷-壽命曲線，進行葉片疲勞等效分析，即根據B部分各位置的實際載荷值與加載次數，將其等效為目標載荷時的加載次數，由此判斷該位置的在目標載荷情況下的剩余加載次數；

SS10.上述步驟SS9中獲得的B部分目標載荷的剩余加載次數，作為后續階段疲勞測試的初始載荷依據；

SS11.根據步驟SS10中的目標載荷與剩余加載次數，重新對葉片的B部分重復步驟SS2～SS9；經過這一階段的測試，可將前述B部分中的區域又重新分成兩部分，一部分達到測試要求，一部分沒有達到測試要求，留待下一階段繼續測試；

SS12.經過若干階段的實施，即若干次上述步驟的循環后，可實現葉片各截面位置的加載情況最終都等效于該位置目標載荷幅值與加載次數的要求；

SS13.通過上述步驟，最終完成葉片的疲勞測試工作。

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疲勞測試，其前提在于有相應葉片各截面位置的目標疲勞載荷力矩曲線，該曲線來自葉片設計要求。

3.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，步驟SS6中，需要確定實際加載載荷是否滿足目標載荷的偏差指標，偏差指標公式如下：

|M2-M1|<a 公式(1)

|(M2-M1)/M1|<b 公式(2)

其中，M2為各截面實際載荷力矩，M1為各截面目標載荷力矩，a、b值的選取，可根據不同葉片測試的加載與測試精度要求予以確定。

4.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，步驟SS5中，所選取的試驗載荷曲線的載荷值不能高于目標載荷曲線，如果有超出，應對激勵器的輸出力矩做出調整，保證試驗載荷曲線的載荷值要低于并接近于目標載荷曲線。

5.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，步驟SS6中，所述偏差指標根據不同測試試驗所要求的加載精度及誤差限定范圍來確定。

6.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，步驟SS11中，這一階段A部分因為已達到測試要求，后期將不再對其予以考慮和評估，在后期測試中，可根據測試需要對A部分進行必要的加固或去除。