风电叶片疲劳试验载荷确定方法研究

  为r使叶片的试验时间不能太长．也避免由于次数太少导致试验不能反映真实情况．一般确定试验次数为Ns=5×106～1x107次(根据船级社规范要求)，试验的频率与叶片一阶挥舞频率相近，在该频率之下进行疲劳载荷的激振试验．这样在最长3-4个月就能完成叶片疲劳试验。

  将损伤最大的位置作为疲劳计算的关注点，为便于计算与测试之间的相互关联．取损伤最大截面的叶片外层应变为疲劳计算的关注点．以便与测试结果对比．另外．通过有限元的计算可以分析外层应变与其他各层应变之间的差异。

  建立DF64A叶片疲劳损伤计算的叶片有限元模型．有限元网格划分如图2所示。最终的计算模型需要对叶片有限元模型进行复合材料铺层．并在叶根处施加固定支撑约束模拟叶片的工作状况。

  在叶尖施加挥舞、摆振和轴向三个方向的单位载荷．利用MSC．Patran软件计算出叶片有限元模型各个截面的应变值．引入Bladed软件计算得m的疲劳载荷谱(即Markov矩阵)计算得到疲劳载荷作用下叶片各截面的应变值．利用玻璃纤维复合材料疲劳损伤的计算理论．运用自编的Mat—lab软件计算并绘制出叶片各截面疲劳损伤的最大作用系数(见图3)。

  从图3中能够准确的看出．叶片13．5m截面主粱帽部分最容易产生疲劳破坏．根据叶片疲劳损伤的计算结果结合叶片13．5m截面的有限元网格．可进一步确定出叶片最易疲劳损坏的位置为13．5m截面吸力侧主梁帽中心位置靠近后缘100mm处的最外层纤维方向．于是可确定该位置为叶片疲劳试验危险截面的危险点(定义为疲劳载荷设计点)，同时将该位置最外层的纤维方向应变作为设计疲劳试验载荷基准值．

  由于本次疲劳试验采用单点单轴的加载试验方式来进行挥舞方向试验．所以在确定疲劳载荷设计点之后，还需计算叶片在单位弯矩My作用下．该点的纤维方向应变值，以便进行疲劳载荷设计。

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