基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的風電葉片靜態(tài)特性研究.pdf

1、風電葉片是風電機組中最關(guān)鍵、最昂貴、最易破壞的部件，保障風電葉片具有良好的工作性能對風電產(chǎn)業(yè)具有極其重要性，及時開展包括葉片靜力加載試驗在內(nèi)的結(jié)構(gòu)性能測試是非常緊迫且有必要的。目前國內(nèi)對風電葉片靜態(tài)性能試驗測試還不夠完善，大多為風電葉片單軸靜力加載下變形，缺乏雙軸荷載加載測試，測得值很可能小于風電葉片實際工作時性能參數(shù)設(shè)計值，與工程實際狀況不相符合，其次應變傳感器和位移傳感器均為接觸式測量方法，在國內(nèi)葉片靜載測試中廣泛采用，傳感器安裝布

2、局復雜，且無法被多次使用，不利于形成全尺寸結(jié)構(gòu)的流水線作業(yè)，測試結(jié)果精度不高，尤其是只能夠測得葉片上離散點的局部結(jié)構(gòu)變形，并非全場的、三維的靜態(tài)特性信息，風電葉片關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)響應信息（如極值等）則無法獲得。還有缺乏對風電葉片雙軸靜載性能有限元分析研究，葉片建模大多采用實心體或?qū)嶓w建模方法，分析模型復雜，耗費時間多，需要進行大量繁瑣的修正，很難獲得準確的材料屬性，模型的計算精度難以得到保證。為解決這些困難或不足，本文采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)開展

3、風電葉片靜態(tài)特性試驗研究，獲得風電葉片在雙軸（揮舞方向和擺振方向）加載下的全場三維變形規(guī)律。同時采用有限元軟件ANSYS模擬分析風電葉片在雙軸加載下的靜態(tài)特性，探索有限元分析方法在葉片靜載性能分析中應用的可行性。
　　進行風電葉片在雙軸荷載作用下的靜態(tài)特性分析。首先采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測試風電葉片單/雙軸靜載作用下的全場三維變形。該技術(shù)具有非接觸、全場、三維、測試環(huán)境要求低、操作過程簡單易學、測試精度高等優(yōu)勢，是工程中可靠的測量技

4、術(shù)。國內(nèi)對數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)用于風電葉片性能測試起步較晚，還不夠完善?；谠囼灛F(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析獲得葉片單/雙軸加載下的全場三維變形規(guī)律及力學行為，形成適用于風電葉片非接觸式三維全場變形測試技術(shù)，其中雙軸（擺振方向與揮舞方向）加載下的全場三維變形規(guī)律為本研究突破點，解決了傳統(tǒng)的接觸式、離散式測量方法的缺點，有利于解決實際工程問題。然后，為進一步探討葉片雙軸加載下的變形規(guī)律，將單/雙軸靜載作用下的變形對比分析，看兩者差異是否明顯，檢驗進行雙軸靜

5、載試驗的必要性，驗證數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)在葉片靜載測試運用的可行性，為今后風電葉片的安全監(jiān)控、制造設(shè)計、認證檢測等發(fā)揮重要作用。
　　進行風電葉片的靜態(tài)特性有限元模擬分析。首先采用輸入實體模型的方法建模。根據(jù)風電葉片的結(jié)構(gòu)形狀選定葉片翼型，通過Profili軟件提取所選定的葉片翼型數(shù)據(jù)，將葉片展向的所有葉素（樣條曲線）上點的二維坐標作幾何變換，相應點的三維坐標則可獲得，在Pro/E軟件中，輸入各葉素的三維坐標，創(chuàng)建葉片的實體模型，再在

6、有限元仿真軟件ANSYS中導入實體模型，則葉片的有限元模型可得，大大減少所花的時間。本文中采用的材料屬性數(shù)據(jù)由試樣實際檢測所得，保證了其準確可靠性；然后對葉片有限元模型作靜態(tài)特性有限元分析，也獲得風電葉片雙軸（擺振方向與揮舞方向）加載下的全場三維變形規(guī)律，其更接近于風電葉片運行過程中風電葉片剖面周圍的實際應力分布；最后將計算所得的全場三維變形數(shù)據(jù)與之前風電葉片雙軸靜載作用下的靜態(tài)特性試驗測試數(shù)據(jù)對比，驗證了有限元分析方法在風電葉片靜載測