一种水平轴风力机叶片静力测试结果修正方法

摘要

本发明公开了一种利用试验与计算相结合，开展水平轴风力机叶片在静力载荷作用下结构性能评估的方法。与现有单纯利用叶片台架静力测试进行性能评估的方法相比，该方法可更准确地评估叶片在运行中，承受极限载荷或其它静态载荷时所体现出的结构响应。该方法由以下几部分组成：叶片在试验台架上的静力测试；台架静力测试过程的数值模拟；试验与计算的相关性分析；实际运行情况下离心载荷对叶片结构响应的影响分析；该影响对试验结果的修正。由于该方法引入离心载荷对叶片结构响应的影响分析，并对试验进行修正，可弥补台架静力测试无法反应离心载荷对结构响应影响这一不足，提高了对结构性能评估的准确度。

主权项

一种水平轴风力机叶片在静力载荷作用下结构性能评估的方法，其特征在于，该方法由以下几部分组成：叶片在试验台架上的静力测试；台架静力测试过程的数值模拟；试验与计算的相关性分析；实际运行情况下离心载荷对叶片结构响应的影响分析；该影响对试验结果的修正。具体步骤如下：1）采用现有通用的水平轴风力机叶片静力试验方法，对固定在试验台架上的叶片进行挥舞、摆振方向的静力测试，获取不同方向下的叶片结构响应，包括叶片变形量与关键部位的应变值；2）采用数值仿真方法，对步骤1）中的试验过程进行数值模拟，分别对叶片挥舞、摆振方向进行结构静力分析，计算得到叶片在不同方向下的叶片变形量与关键部位的应变值；3）对步骤1）的测试结果和步骤2）的数值计算结果进行对比，对试验与计算中叶片的尺寸结构、和/或材料性能参数进行分析，确定影响数值计算准确度的因素，调整与完善数值计算中的相关尺寸结构、和/或材料性能参数；4）利用步骤3）中经过完善的尺寸结构、和/或材料性能参数重新进行步骤2）中的数值计算过程，以获得良好的数值仿真结果（数值仿真结果和测试结果一致或接近一致）；5）根据叶片实际运行转速范围计算叶片的离心惯性载荷，并将离心惯性载荷施加于上述的叶片数值模型上，并采用非线性结构分析方法，计算出离心惯性载荷对叶片结构刚度的影响以及刚度的变化情况，利用变化后的结构刚度，重新计算叶片在挥舞与摆振方向下的结构响应，包括叶片变形量与关键部位的应变值；6）分析比较步骤4）、5）中的结构响应计算结果，获得二者之间的数值比例关系；7）将步骤6）中所得到的数值比例关系，引入到步骤1)中，对步骤1）中获得的叶片各方向变形量与关键部位的应变值进行修正，即将步骤1）中获得的叶片各方向的变形量与关键部位的应变值乘以步骤6）中所得到 的数值比例关系，以相乘得到的数据作为修正后的结构响应结果。8）依据7）中获得结构响应结果，可以评估叶片运行状态下，在相应的静力载荷和离心惯性载荷作用下，所发生的变形情况和应变分布情况。