[发明专利]疲劳损伤确定方法以及疲劳损伤确定装置

说明书

本发明涉及一种疲劳损伤确定方法以及疲劳损伤确定装置。该方法包括获取焊缝的疲劳载荷，并根据所述焊缝所处的初始截面高度和所述初始等效疲劳载荷求出拟合函数的拟合参数；基于所述拟合参数和检测位置的截面高度，计算所述检测位置的等效疲劳载荷，并基于所述检测位置的所述等效疲劳载荷、塔架截面的抗弯模量以及SN曲线斜率的倒数，计算所述检测位置的累积疲劳损伤值。根据本发明，可以实现快速地确定塔架任意截面位置的疲劳损伤程度。

技术领域

本发明涉及疲劳损伤确定领域，具体涉及疲劳损伤确定方法以及疲劳损伤确定装置。

背景技术

塔架是风电机组的主支撑部件，其顶端支撑着轮毂总成、发电机、底座等关键部件。塔架的重量约占风电机组总重量的50％，其成本约占风电机组制造成本的15％～20％。在其生命周期过程中，需要承受机舱的重量、风力的作用以及风电系统运行引起的各种载荷，而不会发生强度破坏、疲劳破坏和倾覆，因而需要考虑塔架组成部件的静强度、疲劳损伤和屈曲。

由于塔架主体的不同截面上分布着大量的焊缝，因此在风力发电机领域中，塔架主体的焊缝疲劳损伤的计算是其中尤为重要的内容。

发明内容

在实际的工程问题中，经常由于运输等原因导致焊缝位置发生改变，此时原始的等效载荷无法使用，继而无法快速地对焊缝进行疲劳强度评估。

现有技术中，如果塔架焊缝位置变化，则需要塔架组重新计算一轮载荷(周期长，最短几天，最长几周)，待载荷计算完成后强度负责人员才能利用该载荷计算焊缝(包含新焊缝)位置处的疲劳，因此总的周期长，耗时多。

本发明是鉴于上述情况而完成的，为了快速地对焊缝进行疲劳强度评估，本发明提出了一种风力发电机组的塔架焊缝疲劳损伤确定方法，所述方法包括：获取焊缝的初始等效疲劳载荷，并根据所述焊缝所处的初始截面高度和所述初始等效疲劳载荷求出拟合函数；基于所述拟合参数和检测位置的截面高度，计算所述检测位置的等效疲劳载荷，并基于所述检测位置的所述等效疲劳载荷、塔架截面的抗弯模量以及SN曲线斜率的倒数，计算所述检测位置的累积疲劳损伤值。

在一些实施例中，所述拟合函数是二次函数。

为了更精确地确定焊缝的疲劳损伤程度，所述疲劳损伤程度还包括：以拐点为基准，将SN曲线分为左段和右段，获取SN曲线的左段处的焊缝的疲劳载荷，并将SN曲线斜率的倒数设定为第一预定值，由此求出SN曲线的左段拟合函数，获取SN曲线的右段处的焊缝的疲劳载荷，并将SN曲线斜率的倒数设定为第二预定值，由此求出SN曲线的右段拟合函数。

在一些实施例中，所述确定方法还包括：根据检测位置的截面高度和左段拟合函数，计算所述检测位置的左等效疲劳载荷；根据检测位置的截面高度和右段拟合函数，计算所述检测位置的右等效疲劳载荷。

为了快速地对焊缝进行疲劳强度评估，本发明提出了一种风力发电机组的塔架焊缝疲劳损伤的确定装置，所述装置包括：拟合单元，获取焊缝的初始等效疲劳载荷，并根据所述焊缝所处的初始截面高度和所述初始等效疲劳载荷来求出拟合函数；以及运算单元，基于所述拟合参数和检测位置的截面高度，计算所述检测位置的等效疲劳载荷，并基于所述检测位置的所述等效疲劳载荷、塔架截面的抗弯模量以及SN曲线斜率的倒数，计算所述检测位置的累积疲劳损伤值。

在一些实施例中，所述拟合单元包括：分类单元，以拐点为基准，将SN曲线分为左段和右段，获取SN曲线的左段处的焊缝的疲劳载荷，并将SN曲线斜率的倒数设定为第一预定值，由此求出SN曲线的左段拟合参数，获取SN曲线的右段处的焊缝的疲劳载荷，并将SN曲线斜率的倒数设定为第二预定值，由此求出SN曲线的右段拟合参数。

在一些实施例中，所述运算单元还包括：子运算单元，根据检测位置的截面高度和左段拟合参数，计算所述检测位置的左等效疲劳载荷，根据检测位置的截面高度和右段拟合参数，计算所述检测位置的右等效疲劳载荷。