[发明专利]基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法及产品

权利要求书

1.一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：包括以下步骤：

根据风场内各机位风速扇区分布情况，划分多个风速扇区，并获取每个扇区内风速威布尔分布特征和风资源关键参数；

所述风速扇区的划分方式为，处于风场内某一机位的风电机组轮毂中心高度处沿偏航运行方向进行划分，根据划分的总数量，均分每个扇区角度范围；

获得风电机组运行至不同扇区时塔筒焊缝所承受的时序疲劳载荷谱；

在每个扇区载荷作用下，计算塔筒相同高度横截面上不同焊缝点的弯曲正应力；

所述的塔筒相同高度横截面上不同焊缝点根据划分的扇区数量确定，位于该扇区范围的中心处，当机组偏航对风运行至第i个扇区时，不同焊缝点弯曲正应力计算方法为对应扇区内塔筒焊缝所承受的疲劳载荷与所求焊缝应力点至中性轴z的距离的乘积，和抗弯截面系数的比值；

结合钢制塔筒焊缝应力-疲劳寿命曲线，利用雨流计数法计算每个扇区载荷作用下的塔筒相同高度横截面上不同焊缝点的疲劳损伤，并采用疲劳损伤叠加原理，对每个扇区载荷作用下的焊缝点疲劳损伤进行累积，计算得到塔筒不同焊缝点总的疲劳损伤值；

当机组偏航对风运行至第一扇区时，采用雨流计数法结合一定寿命期内不同平均风速发生的小时数，计算出的不同平均风速发生的小时数，对该扇区的疲劳载荷谱进行统计，获得对应焊缝点的所承受的载荷范围Fi和该载荷范围下的雨流数目，计算焊缝点的应力范围和该应力范围下的雨流数目；

根据钢制塔筒焊缝应力-疲劳寿命曲线计算各应力范围下对应的许用循环次数；

采用Miner理论对焊缝点在所属扇区疲劳载荷作用下的疲劳损伤进行累积计算；

当机组偏航对风分别运行至其他扇区时，重复上述步骤，获得对应焊缝点分别在其他扇区的疲劳载荷作用下的疲劳损伤，将所有扇区的疲劳损伤进行叠加，获得该焊缝点在所有扇区载荷作用下的总的疲劳损伤；

重复上述步骤，获得其他焊缝点在所有扇区载荷下的总的疲劳损伤。

2.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：根据计算出的塔筒各个焊缝点总的疲劳损伤值，确定钢制塔筒焊缝最薄弱的区域，对此区域进行加强或者修护，以保证风电机组运行的可靠性。

3.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：所述扇区数量根据钢制塔筒焊缝疲劳损伤计算精度灵活进行调整，要求的计算精度越高，扇区数量越大。

4.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：所述扇区风速威布尔分布特征包括：轮毂高度处的年均风速V_ave、威布尔函数的尺度参数C、威布尔函数的形状参数k，以及机组在该扇区运行时累积的时间占全年的概率。

5.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：所述风资源关键参数包括：湍流强度、入流角、风切变和空气密度。

6.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：采用载荷仿真或载荷测试设备获得风电机组运行至不同扇区时塔筒焊缝所承受的时序疲劳载荷谱。

7.如权利要求1所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法，其特征是：每个焊缝点的距离中性轴的距离会随着扇区的变化而变化。

8.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法。

9.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种基于扇区载荷的风电机组塔筒焊缝疲劳损伤计算方法。