一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析的方法，該方法特點在于，采用尺寸等比例縮小的葉片模型開展靜力試驗與靜力計算，通過二者的相關(guān)性分析，修正葉片的材料性能，并將所修正的材料數(shù)據(jù)，應(yīng)用到所要分析或評估的實際葉片上，對實際葉片進行計算，獲得該葉片在所關(guān)心載荷作用下的靜態(tài)參數(shù)。對所研發(fā)設(shè)計的風(fēng)電葉片，使用本發(fā)明的方法可以比較準確地預(yù)測出葉片在極限載荷或其它靜態(tài)載荷作用下的各項結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，以及對現(xiàn)有葉片在靜態(tài)載荷作用下的響應(yīng)情況進行評估。通過該方法可以在葉片設(shè)計之初，比較準確地把握葉片在極限載荷或其它靜態(tài)載荷作用下的各項結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，便于在設(shè)計時開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化。同時，也可應(yīng)用于對已經(jīng)生產(chǎn)制造出來或在運行中的大型葉片的靜態(tài)評估。
【專利說明】一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械行業(yè)風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種風(fēng)力機葉片的靜態(tài)分析方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力機葉片在野外環(huán)境下工作，承受復(fù)雜隨機的外界環(huán)境與工況，葉片發(fā)生損傷 破壞問題是風(fēng)電葉片設(shè)計、制造、運行中所關(guān)注的一項重要內(nèi)容。在風(fēng)電葉片設(shè)計中，一般 都要求風(fēng)電葉片能滿足20年的使用壽命。在如此長的服役期間和惡劣的工作環(huán)境下，風(fēng)電 機組經(jīng)常要在多種載荷作用下運行，其中極限載荷是對葉片性能造成損壞的一個非常嚴重 的因素。研究葉片在極限載荷作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)問題，是葉片設(shè)計、制造、運行等過程中十 分關(guān)心的問題。此外，葉片在一些典型工況下，承受其它的一些靜態(tài)載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng) 問題，有時也是需要關(guān)注的。
[0003] 在葉片的設(shè)計過程中，如果能準確地把握葉片在極限載荷或其它靜態(tài)載荷作用下 的靜態(tài)響應(yīng)參數(shù)，并據(jù)此對葉片結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，將在很大程度上對葉片未來的安全運行提 供保障。
[0004] 現(xiàn)有的風(fēng)電葉片靜態(tài)分析評估方法主要有計算分析與靜態(tài)試驗。靜態(tài)試驗是要求 對已經(jīng)制作出來的葉片進行測試，這不利于在葉片設(shè)計階段進行設(shè)計改進。且由于大型葉 片的制造周期與成本方面的原因，也會給產(chǎn)品的研發(fā)帶來時間與成本的大幅增加。而靜態(tài) 計算由于周期短，成本低，因此在葉片設(shè)計階段，是非常適宜的，尤其在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計方面。
[0005] 因此，開展準確的葉片靜態(tài)計算具有非常重要的作用。目前在結(jié)構(gòu)靜態(tài)計算方面 的技術(shù)大都比較成熟，尤其是結(jié)構(gòu)有限元計算技術(shù)在結(jié)構(gòu)靜態(tài)計算方面的精度已經(jīng)很高。 然而在風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)的有限元靜態(tài)計算中卻仍然存在一定的問題。其原因在于，影響靜態(tài) 計算準確性的主要因素在于結(jié)構(gòu)剛度的準確判定。而影響結(jié)構(gòu)剛度的一個重要因素是結(jié)構(gòu) 的材料性能。由于風(fēng)電葉片大都是由復(fù)合材料制成，其產(chǎn)品的材料性能，取決于具體的復(fù)合 材料構(gòu)成模式，也就是說，即便對于同一個葉片，其不同部位的材料性能，也會由于復(fù)合材 料鋪層方式與構(gòu)成的不同而不同，如果要準確獲知各部位的材料性能，需要對各部位的結(jié) 構(gòu)材料分別進行材料性能試驗，這對于目前大型的風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)是難以實現(xiàn)的，尤其在葉 片設(shè)計之初。而即便能開展這樣的材料試驗，常規(guī)的材料試樣性能試驗往往也難以反應(yīng)葉 片中實際材料結(jié)構(gòu)的性能。
[0006] 因此，在葉片靜態(tài)計算中，準確地確定材料性能，是影響到葉片靜態(tài)參數(shù)能否被準 確評估的重要前提。建立準確的材料性能確定方法，并應(yīng)用到葉片靜態(tài)計算中，對于新型葉 片的設(shè)計研發(fā)具有重要的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有葉片靜態(tài)計算中諸如不能準確確定材料性能等問題，本發(fā)明旨在提供一 種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，通過縮尺寸葉片的靜態(tài)試驗與靜態(tài)計算相關(guān)性分析的方法， 可以獲得比較準確的葉片材料性能，并應(yīng)用到新型葉片的設(shè)計中。該方法相對于現(xiàn)有的靜 態(tài)計算方法，具有更高的準確性；相對于大型葉片靜態(tài)試驗的方法，具有周期短、成本低等 優(yōu)點。此外，本方法中縮比模型試驗所需的測試設(shè)備，相對于大型全尺寸葉片的靜態(tài)試驗所 需的設(shè)備，在設(shè)備投資上也是比較經(jīng)濟的。
[0008] (一）要解決的技術(shù)問題
[0009] 針對目前風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析中所存在的諸如不能準確確定材料性能等問題，本 發(fā)明提出了一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)計算方法，通過利用縮比模型的靜態(tài)試驗與靜態(tài)計算的相 關(guān)性分析，獲得比較準確的材料性能參數(shù)，并應(yīng)用到原型葉片的靜態(tài)計算中，獲得比較準確 的分析結(jié)果，該方法可應(yīng)用于新型葉片的研發(fā)。
[0010](二）技術(shù)方案
[0011] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下，一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方 法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0012] SS1.依據(jù)所要測試評估的全尺寸風(fēng)力機葉片的幾何結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計并制作一個結(jié) 構(gòu)尺寸等比例縮小的縮尺寸風(fēng)力機葉片，所述全尺寸風(fēng)力機葉片和縮尺寸風(fēng)力機葉片均由 復(fù)合材料鋪層工藝制備而成，在確定縮尺寸風(fēng)力機葉片相對于全尺寸風(fēng)力機葉片的縮小比 例時，應(yīng)考慮葉片尺寸縮小對復(fù)合材料鋪層厚度的影響，需保證復(fù)合材料鋪層厚度減少后， 所述縮尺寸風(fēng)力機葉片應(yīng)有足夠的復(fù)合材料鋪層厚度，以用于對材料性能的識別。即在確 定縮小比例時，應(yīng)保證縮尺寸風(fēng)力機葉片各部位具有足夠的復(fù)合材料鋪層厚度，使其各部 位的材料性能與全尺寸風(fēng)力機葉片相當(dāng)。
[0013] SS2.對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片進行靜態(tài)測試試驗，獲得縮尺寸風(fēng)力機葉片在測試 載荷數(shù)據(jù)下的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)。由于采用的是縮小比例的葉片，因此，可以比較方便的采 用常規(guī)的靜態(tài)測試設(shè)備與手段獲得葉片的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)，測試載荷可以任意確定，優(yōu) 選地，根據(jù)試驗條件確定對縮尺寸風(fēng)力機葉片靜態(tài)測試時加載的測試載荷。所述各項結(jié)構(gòu) 靜態(tài)參數(shù)包括應(yīng)變、應(yīng)力、變形量等。
[0014] SS3.對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片建立結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，使用步驟2中的測試載 荷數(shù)據(jù)對所述結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型施加載荷，依據(jù)給定的葉片材料數(shù)據(jù)，對縮尺寸風(fēng)力機 葉片開展靜態(tài)計算，獲得縮尺寸風(fēng)力機葉片的有限元數(shù)值模型在測試載荷下的各項結(jié)構(gòu)靜 態(tài)參數(shù)。在首次計算中，可依據(jù)設(shè)計單位所提供的材料數(shù)據(jù)進行，計算得到相應(yīng)的各項結(jié)構(gòu) 靜態(tài)參數(shù)（結(jié)構(gòu)強度、剛度等數(shù)據(jù)）。
[0015] SS4.對比分析所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算結(jié)果，比較二者 所得各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)的差異。
[0016] SS5.對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算結(jié)果進行相關(guān)性分析， 開展對所述有限元數(shù)值模型中的材料性能進行修正。依據(jù)靜態(tài)參數(shù)主要是受葉片剛度分布 影響這一原則，而對于風(fēng)力機葉片這種復(fù)合材料的有限元模型分析中，當(dāng)所建立的有限元 數(shù)值模型與選用的數(shù)值計算方法都比較合理的情況下，影響葉片剛度的主要因素就是葉片 的材料性能，因此，要提高葉片靜態(tài)計算的精度，就必須準確地確定葉片各部分的材料性能 參數(shù)。下面將通過對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)試驗與靜態(tài)計算結(jié)果進行相關(guān)性分析， 開展對有限元數(shù)值模型中材料性能的修正工作，具體包括如下子步驟：
[0017] (A)根據(jù)各部位材料的不同，將風(fēng)力機葉片的整體結(jié)構(gòu)劃分為幾個部分，將葉片各 部分的材料性能作為分析變量。
[0018] (B)將所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算的各項靜態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的 差值（如葉尖最大變形量的試驗數(shù)據(jù)與計算數(shù)值的差值等）作為目標變量。
[0019] (C)以子步驟A設(shè)定的分析變量和子步驟B設(shè)定的目標變量進行優(yōu)化計算，優(yōu)化計 算中，通過調(diào)整葉片各部位的材料數(shù)據(jù)（即分析變量），可以使目標變量值趨近于最小，以 目標變量取最小值時對應(yīng)的葉片各部分的材料性能參數(shù)的取值作為修正后的材料性能參 數(shù)。當(dāng)子步驟A中的所述分析變量發(fā)生改變時，子步驟B中的目標變量也隨之發(fā)生改變，當(dāng) 所述目標變量取最小時，即表示此時靜態(tài)試驗與靜態(tài)計算的結(jié)果很接近，此時的分析變量 值，即材料參數(shù)值，也最接近真實值。于是，我們便可以采用多目標變量與多分析變量的優(yōu) 化方法，來獲得所希望的分析變量值。其優(yōu)化原理與方法如下：
[0020] 首先根據(jù)步驟3中設(shè)計單位給定的初始材料參數(shù)賦值給子步驟A中的分析變量， 計算出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)（如變形、應(yīng)變等），與步驟2的靜態(tài)測試試驗中獲得的相應(yīng)靜 態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)相減，得到初始的目標變量值。調(diào)整葉片各部位的材料數(shù)據(jù)（即分析變量），即 可獲得相應(yīng)調(diào)整后的目標變量值。對比不同分析變量對目標變量的影響，可尋找到目標變 量取最小值時的分析變量值。此過程也可利用目前成熟的各種優(yōu)化軟件來實現(xiàn)。
[0021] SS6.建立全尺寸風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，以步驟5中經(jīng)過優(yōu)化分析獲 得的葉片各部位的修正后的材料性能參數(shù)作為該全尺寸風(fēng)力機葉片有限元數(shù)值模型的材 料性能參數(shù)，由于步驟3中所建立的數(shù)值模型是嚴格按照等比例縮減的，兩個模型的差別 只是尺寸方面，在各部位的材料方面是一致的，因此步驟5中獲得的修正后的材料性能參 數(shù)，也是可以比較地準確描述全尺寸葉片的真實材料性能。
[0022] SS7.根據(jù)實際所要分析的工況，對步驟6中的有限元數(shù)值模型施加相應(yīng)的靜態(tài)載 荷進行靜態(tài)計算，獲得相應(yīng)的各項靜態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)就可以比較準確地反應(yīng)葉片的 真實靜態(tài)響應(yīng)信息。
[0023] 優(yōu)選的，采用該方法進行葉片靜態(tài)參數(shù)性能評估，其前提在于依據(jù)全尺寸風(fēng)力機 葉片設(shè)計并制作等比例縮小的縮尺寸試驗風(fēng)力機葉片，并分別建立該縮尺寸試驗風(fēng)力機葉 片與全尺寸風(fēng)力機葉片的有限元數(shù)值分析模型。
[0024] 優(yōu)選的，采用該方法進行葉片靜態(tài)參數(shù)性能評估，應(yīng)根據(jù)縮尺寸試驗風(fēng)力機葉片 的試驗結(jié)果與計算結(jié)果，建立以材料性能參數(shù)為優(yōu)化變量，以試驗與計算的靜態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù) 之差最小化為優(yōu)化目標的優(yōu)化分析，以獲得準確的材料性能，并將之應(yīng)用到全尺寸風(fēng)力機 葉片的計算中。
[0025] 優(yōu)選的，采用該方法進行葉片靜態(tài)分析，所建立的縮尺寸試驗風(fēng)力機葉片與全尺 寸風(fēng)力機葉片的有限元數(shù)值分析模型，除結(jié)構(gòu)尺寸不同外，其它模型數(shù)據(jù)以及計算方法應(yīng) 保持一致。
[0026] (三）有益效果
[0027] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下明顯的實質(zhì)特點和顯著優(yōu)點：
[0028] 1)與現(xiàn)有風(fēng)力機葉片靜態(tài)計算相比，由于材料性能得到修正，因此計算結(jié)果更為 精確。
[0029] 2)與現(xiàn)有采用全尺寸風(fēng)力機葉片進行靜態(tài)試驗方法相比，該方法具有周期短、成 本低、并能夠獲得大型葉片靜態(tài)試驗中不易獲得的一些靜態(tài)數(shù)據(jù)的優(yōu)點。
[0030] 3)該方法可利用現(xiàn)有國內(nèi)外葉片靜態(tài)檢測設(shè)施，或更小型的試驗設(shè)備，因此在設(shè) 備投資上也是比較經(jīng)濟的。

【具體實施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā) 明進一步詳細說明。
[0032] 本實施例中，以當(dāng)前主流的MW級風(fēng)力機葉片為例，采用以下步驟進行風(fēng)力機葉片 靜態(tài)分析：
[0033] 1)依據(jù)所要測試評估的某MW級風(fēng)力機原型葉片結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計并制作一個結(jié)構(gòu) 尺寸等比例縮小的葉片，本例中縮小比例取為5。原型全尺寸葉片全長50米，縮比后的葉片 長度為10米。此縮小比例的確定，保證了測試模型較小，同時葉片各部位的材料性能不會 由于鋪層厚度過小而與原型全尺寸葉片發(fā)生大的改變。
[0034] 2)對該縮尺寸葉片進行靜態(tài)測試試驗：將該縮尺寸葉片的葉根部位進行固定，并 水平懸空放置。在葉片距葉根每間隔1米處的各截面表面，分別在葉片前緣、尾緣，壓力面、 吸力面，設(shè)置若干個應(yīng)變片，用來進行結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量。對該縮尺寸葉片進行靜態(tài)測試，為綜 合考慮載荷方向的影響，在葉片端部揮舞方向與擺振方向各施加100牛頓的載荷分量。測 出在這兩個載荷的共同作用下，葉片各測量點的應(yīng)變值，同時用皮尺測出距葉根每間隔1 米的各截面處的變形值。
[0035] 3)對該縮尺寸葉片，建立結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，采用與2)中一致的載荷，進行靜 態(tài)數(shù)值計算，本例中采用Nastran有限元軟件進行分析計算，在本次計算中，可依據(jù)設(shè)計單 位所提供的材料數(shù)據(jù)進行，計算得到與2)中測點位置相同點處的應(yīng)變值與變形值。
[0036] 4)對比分析試驗與計算的結(jié)果，比較試驗與計算各位置處的應(yīng)變與變形差異。
[0037] 5)通過試驗與計算的相關(guān)性分析，開展對葉片計算模型中材料性能的修正工作， 具體如下：
[0038] (A)將風(fēng)電葉片的整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)各部位材料的不同，劃分為幾個部分，將各部分 的材料性能作為分析變量。此時，由于相對原型全尺寸葉片尺寸縮小，會導(dǎo)致縮比葉片鋪層 厚度相對原型葉片有所減少，因此，在選擇分析變量時，應(yīng)有所注意。比如原型葉片某部位 原有20層單向玻璃布和30層雙向玻璃布鋪層構(gòu)成，縮小后的葉片可能由4層單向玻璃布 和6層雙向玻璃布鋪層構(gòu)成，此時在選擇分析變量時，應(yīng)將此處的單向玻璃布與雙向玻璃 布的材料性能均分別作為分析變量，并以此構(gòu)成該部位的復(fù)合材料性能參數(shù)；
[0039] (B)將葉片的靜態(tài)試驗與靜態(tài)計算中各觀測點的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值的差值（實測變形量 與計算變形量的差值，實測應(yīng)變量與計算應(yīng)變量的差值）作為目標變量；
[0040] (C)根據(jù)㈧⑶中所設(shè)定的分析變量與目標變量，開展一個多目標變量的優(yōu)化。 本例中采用Nastran有限元軟件的優(yōu)化模塊進行優(yōu)化分析。計算得到符合目標的最優(yōu)分析 變量值；所獲得的分析變量值，可以比較地準確描述葉片的真實材料性能。
[0041] 6)建立原型全尺寸葉片的有限元結(jié)構(gòu)模型，以5)中經(jīng)過優(yōu)化分析獲得的各部位 修正后的材料性能參數(shù)作為該原型葉片有限元結(jié)構(gòu)模型的材料參數(shù)。
[0042] 7)采用Nastran有限元軟件對6)中的有限元模型進行靜態(tài)計算，根據(jù)實際所要分 析的工況，對6)中的有限元模型施加相應(yīng)的靜態(tài)載荷，通過計算，獲得相應(yīng)的各項結(jié)構(gòu)相 應(yīng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就可以比較準確地反應(yīng)葉片在該種工況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息。
[0043] 通過以上步驟的實施，完成了對該葉片靜態(tài)參數(shù)性能的分析與評估。
[0044] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
551. 依據(jù)所要測試評估的全尺寸風(fēng)力機葉片的幾何結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計并制作一個結(jié)構(gòu)尺 寸等比例縮小的縮尺寸風(fēng)力機葉片；
552. 對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片進行靜態(tài)測試試驗，獲得縮尺寸風(fēng)力機葉片在測試載荷 數(shù)據(jù)下的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)；
553. 對所述縮尺寸風(fēng)力機葉片建立結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，使用步驟2中的測試載荷 數(shù)據(jù)對所述結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型施加載荷，依據(jù)給定的葉片材料性能參數(shù)，對所述縮尺寸 風(fēng)力機葉片開展靜態(tài)計算，獲得所述結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型在測試載荷下的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參 數(shù)；
554. 對比分析所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算的結(jié)果，比較各對應(yīng) 靜態(tài)參數(shù)的差異；
555. 通過所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算結(jié)果的相關(guān)性分析，對所 述結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型中葉片各部位材料性能參數(shù)進行優(yōu)化修正，獲得修正后的材料性能 參數(shù)；
556. 建立所述全尺寸風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，以步驟5中經(jīng)過優(yōu)化分析獲 得的修正后的材料性能參數(shù)作為該全尺寸風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型的材料性能 參數(shù)；
557. 根據(jù)實際所要分析的工況，對步驟6中全尺寸風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型 施加相應(yīng)的靜態(tài)載荷進行靜態(tài)計算，獲得相應(yīng)的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)，以準確反映風(fēng)力機葉 片的真實靜態(tài)響應(yīng)信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，步驟5中，對縮尺寸 風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算結(jié)果進行相關(guān)性分析，對縮尺寸風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu) 有限元數(shù)值模型中的材料性能參數(shù)進行優(yōu)化分析，獲得修正后的材料性能參數(shù)，具體包括 如下子步驟： A. 根據(jù)各部位材料性能的不同，將風(fēng)力機葉片的整體結(jié)構(gòu)劃分為若干個部分，將葉片 各部分的材料性能參數(shù)作為分析變量； B. 將所述縮尺寸風(fēng)力機葉片的靜態(tài)測試試驗與靜態(tài)計算得到的各項靜態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的 差值作為目標變量； C. 以子步驟A設(shè)定的分析變量和子步驟B設(shè)定的目標變量進行優(yōu)化計算，通過調(diào)整葉 片各部位的材料數(shù)據(jù)（即分析變量），可以使目標變量值趨近于最小，以目標變量取最小值 時對應(yīng)的葉片各部分的材料性能參數(shù)的取值作為修正后的材料性能參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，子步驟C中，以設(shè)計 單位預(yù)先提供的葉片材料性能參數(shù)計算得到的所述各對應(yīng)結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)的差異值為初始 目標變量值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，確定步驟1中的 縮小比例時，應(yīng)保證縮尺寸風(fēng)力機葉片各部位具有足夠的復(fù)合材料鋪層厚度，使其各部位 的材料性能與全尺寸風(fēng)力機葉片相當(dāng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，步驟2中采用常 規(guī)的靜態(tài)測試設(shè)備與手段獲得葉片的各項結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)靜態(tài)參 數(shù)包括應(yīng)變、應(yīng)力、變形量等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，步驟2中在葉片 距葉根每間隔1米處的各截面表面，分別在葉片前緣、尾緣、壓力面、吸力面設(shè)置若干個應(yīng) 變片，用來進行結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉 片靜態(tài)性能評估，其前提在于依據(jù)原型全尺寸葉片設(shè)計并制作等比例縮小的試驗縮尺寸葉 片，并分別建立該縮尺寸葉片與全尺寸葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，優(yōu)選地，采用有限元軟 件如Nastran對結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型進行分析計算，采用目前成熟的各種優(yōu)化軟件來實現(xiàn) 步驟5中的材料性能參數(shù)優(yōu)化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉 片靜態(tài)性能評估，應(yīng)根據(jù)縮尺寸葉片的試驗結(jié)果與計算結(jié)果，建立以材料性能參數(shù)為優(yōu)化 變量，以試驗與計算的模態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)之差最小化為優(yōu)化目標的優(yōu)化分析，以獲得準確的材 料性能，并將之應(yīng)用到全尺寸葉片的計算中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機葉片靜態(tài)分析方法，其特征在于，采用該方法進行葉 片靜態(tài)分析，所建立的縮尺寸葉片與全尺寸葉片的結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值模型，除結(jié)構(gòu)尺寸不同 夕卜，其它模型數(shù)據(jù)以及計算方法應(yīng)保持一致。
【文檔編號】G01M13/00GK104155092SQ201410404931
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】石可重, 徐建中 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所