[发明专利]用于风力发电机叶片的疲劳测试方法

权利要求书

1.一种用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在所述叶片的第一关键截面和第二关键截面分别安装倾角传感器和应变片，所述倾角传感器的x轴为所述叶片的轴向，所述倾角传感器的y轴为所述叶片的前后缘方向；

S2、在所述叶片的叶尖分别施加不同大小的静态载荷使所述叶片发生扭转，通过所述倾角传感器和所述应变片分别采集所述第一关键截面和所述第二关键截面在静态标定时所述叶片的扭转角和应变值；

S3、通过对所述叶片的扭转角和应变值进行有限元模型分析，计算出所述第一关键截面的单位扭矩分别与所述第二关键截面的应变值关系，得到一个参考系数；

S4、通过激振设备发出激振力对所述叶片施加动态载荷，当所述叶片的振动幅值稳定且达到目标要求时，通过所述倾角传感器和所述应变片分别采集所述第一关键截面和所述第二关键截面在动态标定时所述叶片的扭转角和应变值；

S5、通过步骤S3中得到的所述参考系数，计算出所述叶片在动态标定时相应扭转角的单位扭矩所产生的应变值；

S6、将所述叶片在步骤S4中进行动态标定时获得的应变值减去步骤S5中得到的由扭矩所引起的应变值，得到所述叶片在动态标定时由弯矩产生的应变值；

S7、结合有限元模型分析，解耦弯矩和扭矩耦合对应变的影响，得到动态标定时弯矩与应变的关系函数，继而得到所述叶片在疲劳测试中的结果；

其中：所述第一关键截面为所述叶片的最大弦长截面、叶根截面从圆形过渡至翼形区域、不同种结构材料的搭接过渡区域或结构设计时的危险截面，所述第二关键截面的位置为PS面主梁、SS面主梁、PS面后缘、SS面后缘、叶片前缘。

2.如权利要求1所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述结构设计时的危险截面包括静强度和疲劳强度安全系数最低的区域或者稳定性系数较低区域。

3.如权利要求1所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述倾角传感器安装有多个，分别一一对应安装在多个所述第一关键截面上。

4.如权利要求1所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，先通过步骤S2得到扭转角后，再通过公式计算得到其它所述第一关键截面的扭转角所对应的单位扭矩，然后在进行步骤S3中的有限元模型分析，得到单位扭矩与应力值的关系；

其中，所述公式为：

式中：

α₁为叶根的扭转角，初始值为0；

α_i，前一截面的扭转角；

α_i+1，后一截面的扭转角；

i，i＝1,2,...,n为对应的截面序号，n为最后一个截面；

T，扭矩；

Δl，截面长度；

GI_pi，对应的截面扭转刚度；

所述叶片的各个所述第一关键截面的扭转刚度GI_pi和截面长度Δl由所述叶片在设计时的结构特性得到。

5.如权利要求1所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述激振设备的振动频率为0.3～0.8Hz。

6.如权利要求1所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述倾角传感器的参数要求如下：角度测试范围为-60°～60°，分辨率为0.01°，采样频率为20～40Hz。

7.如权利要求1-6任意一项所述的用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述倾角传感器为加速度传感器。