[发明专利]一种分阶段加载的风力机叶片的疲劳测试方法

权利要求书

1.一种分阶段加载的风力机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

SS1.根据设计单位所提供的疲劳载荷谱，绘制叶片不同截面位置的载荷值与位置坐标之间的关系曲线，该曲线中的载荷值为各截面疲劳力矩的幅值，各截面的力矩均值为零，该曲线载荷即为叶片疲劳测试的目标曲线；

SS2.在叶片一定位置安放激振器和若干质量配重块，通过调节激振器与质量配重块的位置和质量以及激振质量，产生叶片所需要的加载力矩；

SS3.根据步骤SS2中激振器的输出载荷，以及激振器、配重块、叶片各部位的质量和叶片各截面的刚度，计算出激振器在叶片各截面位置所产生的疲劳力矩幅值与疲劳力矩均值，叶片重量以及加载装置质量导致叶片的疲劳力矩均值不为零；

SS4.采用疲劳载荷平均应力修正方法，将步骤SS3中确定的疲劳载荷进行修正，将疲劳力矩均值不为零时的疲劳力矩幅值等效转化为均值为零的载荷幅值，获得一条新的叶片各截面载荷与截面坐标的关系曲线，该曲线的均值载荷为零；

SS5.通过调整激励器与配重块的位置与质量，获得多组步骤SS4中的关系曲线，将这些曲线与步骤SS1中的目标曲线进行对比，选取出与步骤SS1中目标曲线最接近的曲线作为试验载荷曲线；

SS6.设定试验载荷曲线与目标曲线之间的偏差指标；

SS7.将步骤SS5中获得的最终试验载荷曲线与步骤SS1中目标曲线相比较，计算叶片各截面位置上述两曲线力矩载荷之差，分别得到二者载荷差距小于步骤SS6中偏差指标的部分与超出偏差指标的部分，满足偏差指标的定为A部分，超出偏差指标的为B部分；

SS8.按照步骤SS5中获得的试验载荷曲线，对叶片进行第一阶段的疲劳加载测试，按照试验所要求的加载次数进行加载试验，分别获得A、B两部分的测试结果，其中A部分测试结果为该部分的最终结果；

SS9.对于B部分，根据叶片材料的疲劳载荷-寿命曲线，进行叶片疲劳等效分析，即根据B部分各位置的实际载荷值与加载次数，将其等效为目标载荷时的加载次数，由此判断该位置的在目标载荷情况下的剩余加载次数；

SS10.上述步骤SS9中获得的B部分目标载荷的剩余加载次数，作为后续阶段疲劳测试的初始载荷依据；

SS11.根据步骤SS10中的目标载荷与剩余加载次数，重新对叶片的B部分重复步骤SS2～SS9；经过这一阶段的测试，可将前述B部分中的区域又重新分成两部分，一部分达到测试要求，一部分没有达到测试要求，留待下一阶段继续测试；

SS12.经过若干阶段的实施，即若干次上述步骤的循环后，可实现叶片各截面位置的加载情况最终都等效于该位置目标载荷幅值与加载次数的要求；

SS13.通过上述步骤，最终完成叶片的疲劳测试工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用该方法进行叶片疲劳测试，其前提在于有相应叶片各截面位置的目标疲劳载荷力矩曲线，该曲线来自叶片设计要求。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤SS6中，需要确定实际加载载荷是否满足目标载荷的偏差指标，偏差指标公式如下：

|M2-M1|<a 公式(1)

|(M2-M1)/M1|<b 公式(2)

其中，M2为各截面实际载荷力矩，M1为各截面目标载荷力矩，a、b值的选取，可根据不同叶片测试的加载与测试精度要求予以确定。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤SS5中，所选取的试验载荷曲线的载荷值不能高于目标载荷曲线，如果有超出，应对激励器的输出力矩做出调整，保证试验载荷曲线的载荷值要低于并接近于目标载荷曲线。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤SS6中，所述偏差指标根据不同测试试验所要求的加载精度及误差限定范围来确定。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤SS11中，这一阶段A部分因为已达到测试要求，后期将不再对其予以考虑和评估，在后期测试中，可根据测试需要对A部分进行必要的加固或去除。