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

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

2、局復(fù)雜，且無(wú)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(cè)試結(jié)果精度不高，尤其是只能夠測(cè)得葉片上離散點(diǎn)的局部結(jié)構(gòu)變形，并非全場(chǎng)的、三維的靜態(tài)特性信息，風(fēng)電葉片關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息（如極值等）則無(wú)法獲得。還有缺乏對(duì)風(fēng)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(shí)心體或?qū)嶓w建模方法，分析模型復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間多，需要進(jìn)行大量繁瑣的修正，很難獲得準(zhǔn)確的材料屬性，模型的計(jì)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(kāi)展

3、風(fēng)電葉片靜態(tài)特性試驗(yàn)研究，獲得風(fēng)電葉片在雙軸（揮舞方向和擺振方向）加載下的全場(chǎng)三維變形規(guī)律。同時(shí)采用有限元軟件ANSYS模擬分析風(fēng)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(yīng)用的可行性。
　　進(jìn)行風(fēng)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(cè)試風(fēng)電葉片單/雙軸靜載作用下的全場(chǎng)三維變形。該技術(shù)具有非接觸、全場(chǎng)、三維、測(cè)試環(huán)境要求低、操作過(guò)程簡(jiǎn)單易學(xué)、測(cè)試精度高等優(yōu)勢(shì)，是工程中可靠的測(cè)量技

4、術(shù)。國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)用于風(fēng)電葉片性能測(cè)試起步較晚，還不夠完善?；谠囼?yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析獲得葉片單/雙軸加載下的全場(chǎng)三維變形規(guī)律及力學(xué)行為，形成適用于風(fēng)電葉片非接觸式三維全場(chǎng)變形測(cè)試技術(shù)，其中雙軸（擺振方向與揮舞方向）加載下的全場(chǎng)三維變形規(guī)律為本研究突破點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)的接觸式、離散式測(cè)量方法的缺點(diǎn)，有利于解決實(shí)際工程問(wèn)題。然后，為進(jìn)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(duì)比分析，看兩者差異是否明顯，檢驗(yàn)進(jìn)行雙軸靜

5、載試驗(yàn)的必要性，驗(yàn)證數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)在葉片靜載測(cè)試運(yùn)用的可行性，為今后風(fēng)電葉片的安全監(jiān)控、制造設(shè)計(jì)、認(rèn)證檢測(cè)等發(fā)揮重要作用。
　　進(jìn)行風(fēng)電葉片的靜態(tài)特性有限元模擬分析。首先采用輸入實(shí)體模型的方法建模。根據(jù)風(fēng)電葉片的結(jié)構(gòu)形狀選定葉片翼型，通過(guò)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(diǎn)的二維坐標(biāo)作幾何變換，相應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)則可獲得，在Pro/E軟件中，輸入各葉素的三維坐標(biāo)，創(chuàng)建葉片的實(shí)體模型，再在

6、有限元仿真軟件ANSYS中導(dǎo)入實(shí)體模型，則葉片的有限元模型可得，大大減少所花的時(shí)間。本文中采用的材料屬性數(shù)據(jù)由試樣實(shí)際檢測(cè)所得，保證了其準(zhǔn)確可靠性；然后對(duì)葉片有限元模型作靜態(tài)特性有限元分析，也獲得風(fēng)電葉片雙軸（擺振方向與揮舞方向）加載下的全場(chǎng)三維變形規(guī)律，其更接近于風(fēng)電葉片運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)電葉片剖面周?chē)膶?shí)際應(yīng)力分布；最后將計(jì)算所得的全場(chǎng)三維變形數(shù)據(jù)與之前風(fēng)電葉片雙軸靜載作用下的靜態(tài)特性試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了有限元分析方法在風(fēng)電葉片靜載測(cè)