[发明专利]一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法

权利要求书

1.一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过有限元方法得到无初始缺陷的风电叶片疲劳应力或应变区间分布数据；

S2、基于疲劳应力或应变分布区间以二维翼型曲线形式输入叶片几何外形信息，以列表形式输入叶片层铺结构信息、层铺种类信息以及腹板层铺信息；

S3、通过巡检获得叶片缺陷的基础位置信息和尺寸信息；

S4、根据巡检提供的叶片缺陷的基础位置信息以及尺寸信息，结合叶片几何外形信息、层铺结构信息、层铺种类信息以及腹板层铺信息，分别建立完整以及含有缺陷的局部有限元模型；

S5、分别对模型进行加载计算；

S6、分别提取缺陷位置主纤维方向应力或应变信息；

S7、通过对比得到缺陷对该位置应力或应变的影响情况；

S8、对比无初始缺陷的叶片疲劳应力或应变区间分布数据，结合缺陷对该位置应力或应变的影响情况，通过SN曲线、古德曼图以及非线性累积损伤模型对缺陷位置疲劳寿命进行评估；

S9、根据缺陷位置疲劳寿命评估结果判断缺陷疲劳危险等级。

2.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S1中，疲劳应力或应变区间分布包括：在叶片展向间隔不大于1000mm进行区间划分；在弦向根据前缘、后缘、吸力面主梁、吸力面前缘芯材、吸力面后缘芯材、压力面主梁、压力面前缘芯材、压力面后缘芯材、叶根以及叶尖进行区间划分；其中叶片所在笛卡尔坐标系，x方向为压力面指向吸力面，y方向为前缘指向后缘，z方向为叶根指向叶尖。

3.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S2中，叶片几何外形信息通过叶片三维模型或叶片测绘获得，其中翼型前缘点与原点重合，忽略扭角和预弯对坐标影响；

层铺结构信息方向为从内腔到外腔，每个分布区间列表中应一次包含每层材料厚度，层铺种类信息方向从内腔到外腔，每个分布区间列表应包含每层材料的种类，腹板层铺信息沿展向，每个展向区间应包含前缘腹板定位信息、后缘腹板定位信息以及每层材料厚度信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S3中，通过巡检获得的缺陷基础位置信息包括缺陷的展向位置和弦向位置；尺寸信息包括缺陷在笛卡尔坐标系下三个方向的长度以及缺陷类型。

5.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S4中，根据缺陷位置与几何外形输出缺陷位置截面二维翼型曲线，根据层铺结构对二维曲线向外偏移输出具有实际厚度二维曲面，对二维曲面进行切割以辅助其完整映射网格划分，根据层铺结构、层铺种类以及腹板层铺对映射网格进行材料划分，拉伸二维面网格长度为缺陷位置弦长的3倍，删除二维面网格保留三维实体单元网格完成局部完整有限元模型建立，将局部完整模型导出.cdb文件，重新载入.cdb文件根据缺陷位置和缺陷尺寸删除或者重新构建缺陷位置模型，完成局部缺陷有限元模型建立。

6.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S5中，对模型一端所有节点施加完全约束，得到模型另一端外表面节点数量Num，对模型外表面节点分别施加1/Num的x方向和y方向载荷，运行模型。

7.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S6中，通过控制坐标区间寻找缺陷模型中缺陷位置，循环提取缺陷模型缺陷位置的应力或应变信息，根据控制的缺陷坐标区间循环提取完整模型在该位置的应力或应变信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于疲劳应力应变的风电叶片缺陷危险等级评估方法，其特征在于，步骤S7中，分别计算x方向和y方向缺陷模型应力或应变/完整模型应力或应变-1，循环提取缺陷位置应力或应变增长比例的极大值。