[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

说明书

本发明公开了一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，包括以下步骤：获取用于叶片载荷提取的输入量；建立极坐标系；获取特征载荷Mxy；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；获取每个方向的疲劳Markov矩阵；通过疲劳分析得到等效疲劳载荷。上述技术方案根据叶片输入载荷量，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，将载荷笛卡尔坐标系转化为极坐标系，以θ，Mxy作为载荷表征量，以θ为判断量统计记录叶片24个方向的极限载荷与特征载荷，通过雨流计数法得到叶片12个方向的Markov矩阵，进一步计算得到等效疲劳载荷，为实现叶片整体详细强度校核提供支持。

技术领域

本发明涉及风电机组载荷提取技术领域，尤其涉及一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法。

背景技术

叶片是风力发电机组重要的组成部分，叶片设计流程主要包括以下几个步骤：1、叶片根据要求完成翼型设计，打包叶片数据包用于风机整机载荷计算；2、风机整机根据设计要求完成整机载荷计算，在整机安全性满足的前提下，提取叶片载荷给与叶片进行强度校核；3、基于整机计算的载荷，根据设计要求进行迭代修正。

有资料显示，叶片详细校核设计需要叶片各截面多方向的极限与疲劳载荷，从而计算得到有限元模型的应力时序进行强度校核，目前整机载荷仿真软件不能直接给出叶片各截面各方向的极限与疲劳载荷，如何进行快速准确的提取叶片各截面多方向载荷是目前亟待解决的技术问题，以提高叶片的设计周期与准确性。

中国专利文献CN206974681U公开了一种“风电机组叶片载荷测量装置”。包括控制设备、不间断电源以及分别布置在沿叶片长度方向上的多个径向测试截面上的多个应变片组；所述控制设备和不间断电源安装在风电机组的叶片根部的隔板上或轮毂上；所述应变片组安装在叶片的内壁上；每个所述应变片组包括两个具有温度自补偿功能的XY型应变片，所述两个XY型应变片组成惠斯通全桥测量电路；同一所述测试截面上布置有位于挥舞方向的第一应变片组和位于摆振方向的第二应变片组。上述技术方案无法快速简易的从机组载荷仿真结果文件中提取叶片各截面不同方向的载荷。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案无法快速简易的从机组载荷仿真结果文件中提取叶片各截面不同方向的载荷的技术问题，提供一种风力发电机组叶片各截面多方向载荷提取方法，根据叶片输入载荷量，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，将载荷笛卡尔坐标系转化为极坐标系，以θ，Mxy作为载荷表征量，以θ为判断量统计记录叶片24个方向的极限载荷与特征载荷，通过雨流计数法得到叶片12个方向的Markov矩阵，进一步计算得到等效疲劳载荷，为实现叶片整体详细强度校核提供支持。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：

(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。

本技术方案能够提取三种不同叶片坐标系载荷，满足不同厂家叶片设计不同坐标系需求；所述叶片截面为叶片的设计时划分截面，截面数量由叶片设计决定；所述叶片多方向载荷包括叶片24个方向的极限载荷以及12个方向的疲劳载荷，疲劳载荷包括0°，15°，30°……165°方向的载荷，由于疲劳载荷的对称性，提取每个方向取±15°的包络，如提取0°方向载荷，即为-15°～15°区间的疲劳Markov矩阵。

作为优选，所述的步骤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。

载荷提取输出量如下：