大型風(fēng)力機葉片的疲勞壽命模糊預(yù)測方法研究.pdf

1、疲勞破壞是造成風(fēng)力機葉片失效的主要原因。由于風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，載荷情況復(fù)雜多變且不可預(yù)知，為避免葉片在設(shè)計使用壽命內(nèi)發(fā)生疲勞破壞，風(fēng)機葉片必須具有足夠的疲勞強度?？紤]到風(fēng)機的生產(chǎn)成本，葉片厚度不會很大。要在滿足使用壽命要求的前提下盡可能降低成本，就必須對風(fēng)機葉片進行合理的疲勞壽命分析，并將分析結(jié)果作為風(fēng)機葉片設(shè)計、制造、優(yōu)化和可靠性評估的重要依據(jù)。
　　本文首先分析了葉片運行時所承受的載荷情況，指出對疲勞壽命影響較大

2、三種載荷分別為氣動載荷、重力載荷及慣性載荷，然后介紹了傳統(tǒng)疲勞壽命預(yù)測方法的理論基礎(chǔ)，并指出其在疲勞壽命預(yù)測中的局限性，最后分析了葉片疲勞壽命的模糊性，并給出常用的模糊隸屬函數(shù)，為后文風(fēng)機葉片模糊損傷的估算打下理論基礎(chǔ)。利用有限元分析軟件ANSYS建立了風(fēng)機葉片模型。采用SHEEL99單元建立葉片殼體，通過定義并選取單元實常數(shù)的方式對葉片主梁、腹板、前后緣及葉根等各部分進行鋪層設(shè)置，定義葉片復(fù)合材料屬性，包括密度、泊松比、彈性模量及剪切

3、模量等，最后對風(fēng)機葉片進行網(wǎng)格劃分，從而得到風(fēng)機葉片有限元模型。文中通過命令流給出了詳細的葉片建模過程，作為參考。葉片最危險的部位是葉根部分。利用風(fēng)機性能分析軟件GH Bladed計算不同風(fēng)速的湍流風(fēng)作用下，距離葉根1.5m的葉素截面承受的載荷。將得到的載荷數(shù)據(jù)加載到葉根模型，利用ANSYS完成動力學(xué)分析，并提取葉根模型中危險部位的等效應(yīng)力-時間歷程曲線。采用雨流計數(shù)法對該應(yīng)力數(shù)據(jù)進行循環(huán)統(tǒng)計，得到各平均風(fēng)速的湍流風(fēng)作用下葉根處的應(yīng)力譜