风电叶片两点疲劳加载试验系统振动耦合机理研究

发布时间：2017-11-15 19:12

  本文关键词：风电叶片两点疲劳加载试验系统振动耦合机理研究

  更多相关文章： 风电叶片 机电耦合 数学模型 数值仿真 疲劳加载试验

【摘要】：为了在设计阶段确定叶片的疲劳薄弱部位及疲劳性能,需要对风电叶片进行疲劳测试。目前国内采取的主要测试方法为单点疲劳加载,但单点疲劳加载测试方法存在疲劳寿命检测结果失真、驱动力不足等缺点。针对单点疲劳加载的不足之处,本文提出风电叶片两点疲劳加载测试新方法,设计了一套风电叶片两点疲劳加载测试系统。主要研究内容有:首先建立风电叶片两点疲劳加载振动系统的机电耦合数学模型:在分析异步电动机绕组关系的基础上,利用坐标变换简化三相异步电动机的数学模型,建立异步电动机在两相旋转坐标系下的状态方程;利用拉格朗日方程法建立风电叶片两点疲劳加载振动机械系统的微分方程;联立上述三相异步电动机状态方程和振动机械系统微分方程,得到风电叶片两点疲劳加载振动系统的机电耦合数学模型,并得出影响振动系统耦合特性的因素主要为初始相位差、两套疲劳加载系统的安装位置、偏心质量块的偏心矩、电动机转速、叶片各个方向的刚度和阻尼、电动机的机械特性等。其次依据振动系统的机电耦合数学模型,建立其在MATLAB/Simulink仿真软件环境下的动态仿真模型。在不同初始相位差、不同电动机转速、不同安装位置等条件的影响下,对振动系统的振动耦合过程进行数值仿真,得到各影响因素对振动系统耦合过程的影响效果和规律。最后搭建了一套风电叶片两点疲劳加载测试装备,以某型号小叶片为对象,利用现场试验对各个影响因素的影响效果进行验证。通过试验发现,现场试验结果与数值仿真结果基本一致,验证了仿真模型的准确性,并进一步验证了本文所建立的风电叶片两点疲劳加载振动系统机电耦合数学模型的准确性。该模型能较好地表达振动机械系统和电机激振系统之间的振动耦合本质,以及基于叶片柔性连接的两加载源之间的振动耦合本质。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315

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本文编号：1190866