[发明专利]风电叶片后缘抗开裂设计方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种风电叶片后缘抗开裂设计方法，其特征在于，包括：

采用有限元方法对风电叶片进行全尺寸建模，建立有限元模型；

通过所述有限元模型模拟风电叶片疲劳测试过程的配重与加载设置，在风电叶片相应截面增加质量与激振重量；

对所述激振重量施加激振力带动风电叶片运动从而模拟风电叶片疲劳动态过程；

根据预设条件，在风电叶片的叶身上选择PS面及SS面最大弦长的竖直方向存在位移的点作为目标点组，将PS面上的一个点与与之对应的SS面作为一组点，同组点轴向、弦向及剪切方向三个方向位移相减即为PS面与SS面的相对变形，从而量化风电叶片的呼吸效应，；

提取风电叶片一次疲劳循环过程中的应力应变位移与时间的关系，基于风电叶片布层的杨氏模量，得到风电叶片对应的应力；根据风电叶片对应的应力，基于不同角度的纤维，将应力转换为纤维方向进行损伤计算，转换公式如下：

其中，ε_a、γ_a为纤维主方向的应力与剪切应力，a为纤维的角度；ε_x、ε_y、γ_xy分别为叶片的轴向应力、弦向应力与剪切应力；S_k,M为材料主方向应力的均值，由于此次模拟的为一次动平衡循环过程，故S_k,M值为0；S_k,A为材料主方向应力的幅值，为此次动平衡循环过程的应变幅值乘以材料的杨氏模量；R_k,t、R_k,c为材料拉压方向的强度特征值；m＝10为环氧树脂基体层合板的S-N曲线斜率参数；

而后根据S-N曲线得到一次循环产生的目标损伤结果；

采用所述有限元模型模拟的配重与加载设置，对风电叶片进行疲劳测试，并获取一次循环产生的测试损伤结果；

将所述目标损伤结果与所述测试损伤结果进行比较，进行误差验证；

根据所述呼吸效应和所述目标损伤结果，完成风电叶片的后缘抗开裂设计。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标损伤结果与所述测试损伤结果进行比较，进行误差验证步骤之后，还包括：

基于所述呼吸效应、所述目标损伤结果及所述测试损伤结果，对风电叶片的后缘参数进行调整，基于目标计算结果与实测结果，在壳体最大弦长处增加布层，同时将叶片后缘小腹板起始位置向前移动，完成风电叶片的后缘抗开裂设计。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟风电叶片疲劳测试过程具体为风电叶片基于受迫振动的一个稳态过程，一次循环即为风电叶片承受一次损伤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取风电叶片一次疲劳循环过程中的应力应变位移与时间的关系，得到一次循环产生的目标损伤结果，具体为：

根据风电叶片在轴向、弦向及剪切方向的应变，基于风电叶片布层的杨氏模量，得到风电叶片对应的应力；

根据风电叶片对应的应力，基于不同角度的纤维，将所述应力转换为纤维方向进行损伤计算，得到一次循环产生的目标损伤结果。

5.一种风电叶片后缘抗开裂设计装置，其特征在于，应用权利要求1-4中任一所述的风电叶片后缘抗开裂设计方法，包括模型建立模块、参数设置模块、疲劳模拟模块、呼吸量化模块、损伤计算模块和后缘设计模块，其中：

所述模型建立模块用于，采用有限元方法对风电叶片进行全尺寸建模，建立有限元模型；

所述参数设置模块用于，通过所述有限元模型模拟风电叶片疲劳测试过程的配重与加载设置，在风电叶片相应截面增加质量与激振重量；

所述疲劳模拟模块用于，对所述激振重量施加激振力带动风电叶片运动从而模拟风电叶片疲劳动态过程；

所述呼吸量化模块用于，根据预设条件，在风电叶片的叶身上选择一组点作为目标点组，获取所述目标点组在所述风电叶片疲劳动态过程的位移变化，从而量化风电叶片的呼吸效应；

所述损伤计算模块用于，提取风电叶片一次疲劳循环过程中的应力应变位移与时间的关系，得到一次循环产生的目标损伤结果；

所述后缘设计模块用于，根据所述呼吸效应和所述目标损伤结果，完成风电叶片的后缘抗开裂设计。