[发明专利]用于风力发电机叶片的疲劳测试方法

说明书

本发明公开了一种用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，包括以下步骤：在叶片上安装倾角传感器和应变片；在叶片的叶尖分别施加不同大小的静态载荷，采集相应的扭转角和应变值；对叶片的扭转角和应变值进行分析，得到单位扭转角与应变值关系；对叶片施加动态载荷，采集叶片的扭转角和应变值；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；消除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；通过分析得到动态标定时弯矩与应变的关系函数，得到疲劳测试中结果。本发明通过消除叶片在动态标定中扭矩对叶片应变耦合的影响，得到弯矩与叶片应变的关系，可得到比较准确的叶片疲劳测试结果。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风力发电机叶片的疲劳测试方法。

背景技术

随着风力发电机组大功率化趋势，从内在方面驱动风电叶片的大型化发展。疲劳测试是大型叶片型式验证的关键环节。叶片的疲劳载荷是以加载在叶片截面上的弯矩或者力的形式提供，叶片的疲劳累积损伤是以材料的应变数据进行统计。因此，对叶片进行疲劳测试需要建立叶片的弯矩与应变之间的关系。

目前行业内的标定方式是在叶片的前、后缘以及PS面(迎风面)主梁和SS面(背风面)主梁安装应变片，通过在叶尖位置施加载荷，获得叶片截面上的弯矩和应变之间的传递函数。但是，使用激振设备对叶片进行动态循环加载时，除了弯矩，还容易引入扭矩，使得叶片在静态时的振形和动态时的振形不一致，导致叶片在静态标定时，叶片截面的前、后缘或者PS面主梁和SS面主梁的应变和弯矩的传递函数不能真实反映出叶片在动态加载时的情况。

对于长度只有几米的叶片，扭矩的影响不大，可以采用上述传统的测试方法。但是，随着叶片越造越大，对于长度达到几十米的大型叶片，叶片振动时的扭矩对其影响更加严重，应用传统疲劳测试方法不能真实反映叶片截面上的累积损伤。如果采用传统的叶片疲劳测试方法，当疲劳测试中应变加载不足时，疲劳测试不能覆盖叶片的累积疲劳损伤，使叶片可靠性下降；当疲劳测试中应变超载时，会造成叶片结构的疲劳强度冗余设计，增加叶片重量，使得风机的经济性变差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在对叶片进行疲劳测试时扭矩对叶片应变的影响，得到比较真实的弯矩与叶片应变的关系，从而得到比较准确的疲劳测试结果，提供一种用于风力发电机的叶片的疲劳测试方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特点在于，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力值关系，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；