大型風(fēng)力機(jī)葉片疲勞壽命分析.pdf

1、葉片是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件。在過(guò)去的十年間，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，總裝機(jī)容量大幅度攀升，風(fēng)力機(jī)功率不斷增大，如今1～2MW成為市場(chǎng)主流機(jī)型，3MW及5MW已投入運(yùn)行，風(fēng)力機(jī)葉輪尺寸從40米增加到120米。在風(fēng)力機(jī)預(yù)計(jì)壽命20年的時(shí)間內(nèi)，循環(huán)超過(guò)108次。由于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣，葉片承受各種復(fù)雜載荷的共同作用，很容易發(fā)生破壞，而疲勞破壞是最主要的破壞形式。對(duì)其進(jìn)行疲勞分析具有重要意義，疲勞壽命評(píng)估是疲勞分析的最終目的。
　　

2、本文首先對(duì)葉片復(fù)雜的載荷情況進(jìn)行了分析，詳細(xì)地總結(jié)了三種主要載荷的計(jì)算方法，運(yùn)用GH Bladed軟件中的動(dòng)態(tài)模擬功能，選取三維各項(xiàng)異性的vonKarman湍流風(fēng)模型，對(duì)正常運(yùn)行工況進(jìn)行了模擬，輸出了葉片疲勞載荷。又運(yùn)用FAST軟件針對(duì)同一風(fēng)力機(jī)葉片計(jì)算了疲勞載荷，二者分析結(jié)果基本相近。
　　 本文應(yīng)用ANSYS的應(yīng)力分析功能，計(jì)算了葉片在各種載荷作用下的應(yīng)力大小；介紹了幾種常用的S-N曲線及估算條件疲勞極限的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⑦x取指

3、數(shù)函數(shù)S-N曲線作為壽命評(píng)估的疲勞性能曲線。
　　 最后，本文根據(jù)Weibull分布函數(shù)確定的風(fēng)速分布數(shù)據(jù)，結(jié)合風(fēng)速分布百分?jǐn)?shù)與應(yīng)力循環(huán)百分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的假設(shè)條件確定的每種工作應(yīng)力對(duì)應(yīng)的循環(huán)百分比，以及選取的S-N曲線確定的每種應(yīng)力對(duì)應(yīng)的材料循環(huán)壽命，運(yùn)用Palmgren-Miner線性累積損傷法則對(duì)1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了壽命分析，預(yù)測(cè)壽命約23年，與設(shè)計(jì)壽命相近。
　　 通過(guò)壽命計(jì)算實(shí)例分析表明，本文總結(jié)應(yīng)用的風(fēng)力機(jī)葉片