[发明专利]一种风力机叶片静态分析方法

摘要

本发明涉及一种风力机叶片静态分析的方法，该方法特点在于，采用尺寸等比例缩小的叶片模型开展静力试验与静力计算，通过二者的相关性分析，修正叶片的材料性能，并将所修正的材料数据，应用到所要分析或评估的实际叶片上，对实际叶片进行计算，获得该叶片在所关心载荷作用下的静态参数。对所研发设计的风电叶片，使用本发明的方法可以比较准确地预测出叶片在极限载荷或其它静态载荷作用下的各项结构响应数据，以及对现有叶片在静态载荷作用下的响应情况进行评估。通过该方法可以在叶片设计之初，比较准确地把握叶片在极限载荷或其它静态载荷作用下的各项结构响应数据，便于在设计时开展结构优化。同时，也可应用于对已经生产制造出来或在运行中的大型叶片的静态评估。

主权项

一种风力机叶片静态分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：SS1.依据所要测试评估的全尺寸风力机叶片的几何结构特征，设计并制作一个结构尺寸等比例缩小的缩尺寸风力机叶片，其中，在确定缩尺寸风力机叶片相对于全尺寸风力机叶片的缩小比例时，应保证缩尺寸风力机叶片各部位具有足够的复合材料铺层厚度，使其各部位的材料性能与全尺寸风力机叶片相当；SS2.对所述缩尺寸风力机叶片进行静态测试试验，获得缩尺寸风力机叶片在测试载荷数据下的各项结构静态参数；SS3.对所述缩尺寸风力机叶片建立结构有限元数值模型，使用步骤SS 2中的测试载荷数据对所述结构有限元数值模型施加载荷，依据给定的叶片材料性能参数，对所述缩尺寸风力机叶片开展静态计算，获得所述结构有限元数值模型在测试载荷数据下的各项结构静态参数；SS4.对比分析所述缩尺寸风力机叶片的静态测试试验与静态计算的结果，比较各对应结构静态参数的差异；SS5.通过所述缩尺寸风力机叶片的静态测试试验与静态计算结果的相关性分析，对所述结构有限元数值模型中叶片各部位材料性能参数进行优化修正，获得修正后的材料性能参数，具体包括如下子步骤：A.根据各部位材料性能的不同，将风力机叶片的整体结构划分为若干个部分，将叶片各部分的材料性能参数作为分析变量；B.将所述缩尺寸风力机叶片的静态测试试验与静态计算得到的各项静态结构参数的差值作为目标变量；C.以子步骤A设定的分析变量和子步骤B设定的目标变量进行优化计算，通过调整叶片各部位的材料性能参数，使目标变量趋近于最小，以目标变量取最小值时对应的叶片各部分的材料性能参数的取值作为修正后的材料性能参数，其中，以设计单位所提供的叶片材料性能参数计算得到的结构静态参数与测试得到的结构静态参数的差值为初始目标变量值；SS6.建立所述全尺寸风力机叶片的结构有限元数值模型，以步骤SS 5中经过优化分析获得的修正后的材料性能参数作为该全尺寸风力机叶片的结构有限元数值模型的材料性能参数；SS7.根据实际所要分析的工况，对步骤SS6中全尺寸风力机叶片的结构有限元数值模型施加相应工况的静态载荷进行静态计算，获得全尺寸风力机叶片在相应工况下的各项结构静态参数，以准确反映全尺寸风力机叶片的真实静态响应信息。