[发明专利]一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法

权利要求书

1.一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取用于叶片载荷提取的输入量；

(2)建立极坐标系；

(3)获取特征载荷Mxy；

(4)将输入的叶片载荷时序投影得到叶片不同方向Mxy载荷时序；

(5)获取每个方向的疲劳Markov矩阵；

(6)通过疲劳分析得到等效疲劳载荷。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤1中输入量为风力发电机组载荷仿真的叶片截面原始Mx与My载荷时序。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

(2.1)以叶片Mx为x轴，My为y轴建立载荷时序建立笛卡尔坐标系；

(2.2)将载荷笛卡尔坐标系转化为极坐标系θ-My；

(2.3)以θ，Mxy作为载荷表征量，以θ为判断量将叶片载荷Mxy时序划分至不同方向区间。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤2.3将叶片载荷Mxy时序划分为24方向，所述24方向载荷为每隔15°的载荷包络，其中，

以θ作为判断依据来划分Mxy时序所属方向区间。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤3统计不同角度区间叶片载荷Mxy的最大值作为该角度区间的极限载荷Mxy，根据IEC标准设置载荷工况安全系数，加上安全系数作为特征载荷Mxy。

6.根据权利要求2所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤4将原始Mx与My载荷时序投影至24个方向上，通道合并得到叶片24个方向Mxy载荷时序。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤4将叶片Mx与My载荷投影到各方向，得到各方向Mxy载荷时序，所述投影如下：

Bladed 1 polar Mxy at 0deg＝Mx*cos(0)+My*sin(0)

Bladed 1 polar Mxy at 15deg＝Mx*cos(15)+My*sin(15)

Bladed 1 polar Mxy at 30deg＝Mx*cos(30)+My*sin(30)

......

Bladed 1 polar Mxy at 345deg＝Mx*cos(345)+My*sin(345)。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤5对每个方向载荷时序进行雨流循环统计，获取得到该截面12个方向的疲劳Markov矩阵。

9.根据权利要求8所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述雨流循环计算过程包括以下步骤：

(5.1)搜寻应力关系曲线以通过转折点的识别来确定相继的峰值与谷值；

(5.2)重新排序相继的峰值与谷值，使该序列由应力关系曲线中的最高峰值打头；

(5.3)扫描峰值与谷值序列以确定雨流循环；

(5.4)设定范围阈值、应力最小值、最大值及所需分段数目；

(5.4)当范围超过用户指定的最小范围时，记录一个雨流循环，记录每个雨流循环的均值和范围；

(5.5)根据循环的均值和范围将计算分为多个小段后进行雨流循环的计算。

10.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，其特征在于，所述步骤6疲劳分析具体包括：根据叶片材料选取S-N曲线的斜率m与频率f，计算出的等效疲劳作为恒频正弦载荷的振幅，等效疲劳载荷由下式给出：

式中n_i是在应力范围S_i循环的次数，T为原始时间关系曲线上的持续时间。