基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化

复合材料科学与工程 ›› 2020, Vol. 0 ›› Issue (8): 102-106.

基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化

朱瑞^1,2, 黄辉秀^1,2, 于永峰^1,2, 苑轶南^1,2

1.连云港中复连众复合材料集团有限公司,连云港222006;
2.江苏省海上风电叶片设计与制造技术重点实验室,连云港222006

收稿日期:2020-03-12 出版日期:2020-08-28 发布日期:2020-08-28
作者简介:朱瑞(1989-),男,学士,助理工程师,主要从事复合材料风电叶片的结构设计和测试,linkzr@foxmail.com。

OPTIMIZATION OF EXCITATION LOCATION FOR WIND TURBINE BLADE FATIGUE TEST BASED ON DAMPING EFFECT

ZHU Rui^1,2, HUANG Hui-xiu^1,2, YU Yong-feng^1,2, YUAN Yi-nan^1,2

1. Lianyungang Zhongfu Lianzhong Composites Group Co., Ltd., Lianyungang 222006, China;
2. Jiangsu Key Laboratory of Offshore Wind Power Blade Design and Manufacturing Technology, Lianyungang 222006, China

Received:2020-03-12 Online:2020-08-28 Published:2020-08-28

摘要/Abstract

摘要： 复合材料风电叶片是风力发电系统的关键部件之一,在其全尺寸疲劳测试的周期内,复合材料的结构阻尼及测试环境中气动阻力等因素形成模态阻尼,对风电叶片的动力学特性产生不确定的影响。准确获取风电叶片的振动特性,对于精确设计疲劳测试的加载位置具有重要的理论意义和现实指导作用。本文基于振动理论的传递函数原理将风电叶片的疲劳测试系统简化为单自由度的含阻尼系统的动力学模型,结合有限元仿真模型的频响分析,对风电叶片在疲劳测试中的振动特性展开研究。对三种不同的加载位置比例系数进行讨论,确定疲劳测试中单点加载位置的优化方案,并以LZ76-3.X叶型挥舞方向的疲劳测试为案例,验证有限元仿真分析的正确性和优化方案的可靠性。

关键词: 复合材料, 风电叶片, 疲劳测试, 传递函数, 模态阻尼, 有限元仿真, 加载位置因子

Abstract: Composite wind turbine blades are one of the key components of wind power generation system. During the full-size fatigue test period, the structural damping of composite materials and the modal damping factors such as aerodynamic resistance in the test environment have an uncertain impact on the dynamic characteristics of wind turbine blades. Accurately obtaining the vibration characteristics of wind power blades is of great theoretical and practical significance for accurately designing the excitation position of fatigue test. In this paper, based on the theory of transfer function, the fatigue test system of wind power blade is simplified to a dynamic model of damping system with one degree of freedom. The vibration characteristics of composite wind turbine blade in fatigue test were studied by frequency response analysis with finite element simulation model. Then three different excitation position proportional coefficients are discussed to determine the optimal scheme of single excitation position in fatigue test. The correctness of the finite element simulation analysis and the reliability of the optimization scheme were verified by the flap-wise fatigue test of LZ76-3.X.

Key words: composite, wind turbine blade, fatigue test, transfer function, modal damping, finite element simulation, excitation position factor

中图分类号:

TB332

朱瑞, 黄辉秀, 于永峰, 苑轶南. 基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(8): 102-106.

ZHU Rui, HUANG Hui-xiu, YU Yong-feng, YUAN Yi-nan. OPTIMIZATION OF EXCITATION LOCATION FOR WIND TURBINE BLADE FATIGUE TEST BASED ON DAMPING EFFECT[J]. Composites Science and Engineering, 2020, 0(8): 102-106.

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