CWP2025-4 风电叶片结构疲劳可靠性验证理论与方法：从全尺寸到子部件-安宗文.pdf

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1、风电叶片结构疲劳测试理论与方法：风电叶片结构疲劳测试理论与方法：从全尺寸到子部件从全尺寸到子部件兰州理工大学兰州理工大学甘肃省特种设备检验检测研究院甘肃省特种设备检验检测研究院安安 宗宗 文文20252025年北京国际风能大会暨展览会年北京国际风能大会暨展览会叶片技术发展论坛叶片技术发展论坛 2025.10.21 2025.10.21 北京北京汇报提纲双轴加载式全尺寸叶片疲劳测试理论与装备2弯扭复合加载式风力机叶片部件疲劳试验机3行业背景1问题与讨论4真诚致谢51.行业背景IEC61400-5:2020DNV-ST-0376结构疲劳测试是风电叶片及其子部件可靠性验证体系的实证环节获取材料力学性

2、能参数验证设计参数识别故障模式产品验证叶片“积木式”验证体系/“金字塔”验证体系实施风电设备型式认证。接入公共电网的新建风力发电项目所采用的风力发电机组及其风轮叶片、齿轮箱、发电机、变流器、控制器和轴承等关键零部件，须按照GB/Z25458-2010 风力发电机组合格认证规则及程序进行型式认证。强化型式认证结果的信用。风电开发企业进行设备采购招标时，应明确要求采用通过型式认证的产品。未获得型式认证的机组，不允许参加招标。全尺寸结构疲劳测试是风电叶片认证项目的核心，其本质是对风电叶片20年设计寿命的测试和验证。我国风电设备的检测认证制度2.双轴加载式全尺寸叶片疲劳测试理论与装备20220927江

3、苏连云港2014122220141222甘肃酒甘肃酒泉泉单轴加载（单向加载）全尺寸结构疲劳测试技术现状工程热物理研究所延庆基地（20150609）NREL双轴加载（双向加载）朴素的想法：为何不双向加载，提高测试效率？第一阶段：原理样机（20142016）研发启示：对问题的认识仅是表象而非本质，表现为：l 不知道应变源自挥舞弯矩还是摆振弯矩，无法进行损伤评估l 不知道加载点如何设置才能实现目标载荷与试验载荷的吻合液压激振式双轴加载原理样机（2016）（1）探明双轴加载条件下截面应变的耦合规律载荷耦合 变幅应力第二阶段：理论探索（20172021）将挥舞、摆振方向运动轨迹合成（两个频率与相位不同的

4、正弦波），即Lissajous曲线。第二阶段：理论探索（20172021）结论：在双轴加载时，通过引入修正系数，可以将叶片截面指定点的实际应变拆分为由于挥舞弯矩产生的应变分量和由于摆振弯矩产生的应变分量两部分应变解耦。其它文献其它文献意义：借用单轴试验大纲证明了双轴加载设备设计理论的完备性和工程实践可行性（2）提出测试载荷分布的智能优化算法第二阶段：理论探索（20172021）（3）开发损伤评价的在线计算软件第二阶段：理论探索（20172021）第三阶段：装备开发（2021-2022）测试装备组成及工作原理机械加载系统电机+减速器+偏心摆锤控制系统数据采集系统硬件系统软件系统总体结构应变解耦器

5、第三阶段：装备开发（2021-2022）国家风电设备质量监督检验中心（酒泉实验室）20220722第三阶段：装备开发（2021-2022）国家风电设备质量监督检验中心（酒泉实验室）20230107单/双轴静力标定在测试理论、装备开发方面取得阶段性成果：揭示风电叶片双轴加载载荷耦合规律（应变解耦）提出风电叶片双轴测试载荷分布智能优化方法 开发出叶片损伤在线评估系统3.弯扭复合加载式风力机叶片部件疲劳试验机l 泛指构成风电叶片的各个组成部分，如梁系统、叶根连接、叶片局部段。这些部分通常具有特定的功能和结构，对叶片强度和设计安全性起到重要作用。l 简单而言，对于区别于全尺寸和材料级，涉及多种材料和复

6、杂工艺的样件均为叶片子部件。叶片部件的定义主梁-腹板连接区主梁箱型梁工字梁l 通过子部件测试可针对叶片某一区域、某一部位的结构，选取特定的受力类型作为加载工况，进行针对性材料或结构性能测试研究。l IEC-61400-5将叶片材料的局部安全系数m进行了拆分，给出一系列参考值以及选取系数的依据，通过部件测试为系数的选择提供数据支持。简单说就是子部件测试做的越充分，局部安全系数取值就可以越低，叶片设计重量就可以越轻。风力机叶片部件测试的目的叶尖扭转测试叶尖弯曲测试前缘测试常州达姆斯（20250317）如何实现弯扭复合加