一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法和装置，利用预先构建的叶片有限元模型计算叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变；基于叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变计算叶片疲劳剩余强度系数；基于叶片疲劳剩余强度系数对叶片的疲劳寿命进行预测，采用叶片有限元模型得到叶片单位载荷作用下各截面段产生的最大应变，避免使用复杂的非线性疲劳损伤模型，大大简化了预测过程，且由于考虑了叶片单位载荷作用下各截面段产生的最大应变，提高了预测结果准确性和预测精度，同时本发明专利技术具有较强的通用性，适用于叶片中蒙皮、主梁、腹板等不同位置材料的疲劳寿命预测。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法和装置
本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法和装置。
技术介绍
风电机组是将风能有效转化为电能的大型设备，认证标准规定的设计寿命为20年，所以风电机组的疲劳寿命分析至关重要。叶片作为风电机组重要的结构部件，所处工作环境十分恶劣，承受着复杂的随机变幅载荷，很容易发生疲劳破坏，从而导致风轮乃至整个风电机组失效停机。为了提高风电机组在使用时的可靠性，风电机组叶片是风电机组中最为重要的部件有必要对叶片的疲劳寿命进行预测。叶片疲劳是指叶片在交变载荷作用下损伤不断累积、性能不断降低、直到不能抵抗外载荷而发生断裂的一种叶片失效形式，损伤作为描述叶片疲劳过程中的重要变量，它的确定是计算材料疲劳寿命的关键。当前风电机组可靠性设计领域的研究中最为常用的是线性疲劳损伤累积理论，由于其形式简单、计算方便，在工程中被广泛应用，但该理论是在一定的假设下提出的，没有考虑载荷间的相互作用效应的影响，认为处于不同损伤阶段具有相同幅度的循环应力，对材料造成相同的损伤。目前一般通过以下几种方式对风电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：/n利用预先构建的叶片有限元模型计算叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变；/n基于叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变计算叶片疲劳剩余强度系数；/n基于叶片疲劳剩余强度系数对叶片的疲劳寿命进行预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电机组叶片疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：
利用预先构建的叶片有限元模型计算叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变；
基于叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变计算叶片疲劳剩余强度系数；
基于叶片疲劳剩余强度系数对叶片的疲劳寿命进行预测。


2.根据权利要求1所述的风电机组叶片疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述叶片有限元模型的构建，包括：
采用三维软件建立叶片三维模型，并通过铺层软件将叶片的铺层信息映射到叶片三维模型上，之后通过铺层软件输出铺层文件；
采用壳单元将叶片三维模型进行网格划分，并通过有限元软件对得到的网格进行部件组合和合并自由边，形成叶片网格模型；
将铺层文件导入叶片网格模型，形成叶片有限元模型。


3.根据权利要求1所述的风电机组叶片疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述基于叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变计算叶片疲劳剩余强度系数，包括：
采用载荷计算软件计算叶片疲劳载荷马可夫矩阵；
基于叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变计算马可夫矩阵中载荷均值对应的叶片应变的均值以及载荷幅值对应的叶片应变的幅值；
基于马可夫矩阵中载荷均值对应的叶片应变的均值以及载荷幅值对应的叶片应变的幅值计算叶片的许用载荷循环次数；
基于叶片的许用载荷循环次数计算载荷对叶片产生的损伤；
基于载荷对叶片产生的损伤计算叶片疲劳剩余强度系数。


4.根据权利要求3所述的风电机组叶片疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述马可夫矩阵中载荷均值对应的叶片应变的均值以及载荷幅值对应的叶片应变的幅值按下式计算：
εm＝Pmε
εamp＝Pampε
式中，εm为马可夫矩阵中载荷均值对应的叶片应变的均值，εamp为马可夫矩阵中载荷幅值对应的叶片应变的幅值，Pm为马可夫矩阵中载荷均值，Pamp为马可夫矩阵中载荷幅值，ε为叶片在单位载荷作用下各截面段产生的最大应变。


5.根据权利要求4所述的风电机组叶片疲劳寿命预测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵娜，付德义，王瑞明，薛扬，贾海坤，王安庆，龚利策，李松迪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11