本文關(guān)鍵詞：風電葉片兩點疲勞加載試驗系統(tǒng)振動耦合機理研究

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【摘要】：為了在設(shè)計階段確定葉片的疲勞薄弱部位及疲勞性能,需要對風電葉片進行疲勞測試。目前國內(nèi)采取的主要測試方法為單點疲勞加載,但單點疲勞加載測試方法存在疲勞壽命檢測結(jié)果失真、驅(qū)動力不足等缺點。針對單點疲勞加載的不足之處,本文提出風電葉片兩點疲勞加載測試新方法,設(shè)計了一套風電葉片兩點疲勞加載測試系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容有:首先建立風電葉片兩點疲勞加載振動系統(tǒng)的機電耦合數(shù)學模型:在分析異步電動機繞組關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用坐標變換簡化三相異步電動機的數(shù)學模型,建立異步電動機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的狀態(tài)方程;利用拉格朗日方程法建立風電葉片兩點疲勞加載振動機械系統(tǒng)的微分方程;聯(lián)立上述三相異步電動機狀態(tài)方程和振動機械系統(tǒng)微分方程,得到風電葉片兩點疲勞加載振動系統(tǒng)的機電耦合數(shù)學模型,并得出影響振動系統(tǒng)耦合特性的因素主要為初始相位差、兩套疲勞加載系統(tǒng)的安裝位置、偏心質(zhì)量塊的偏心矩、電動機轉(zhuǎn)速、葉片各個方向的剛度和阻尼、電動機的機械特性等。其次依據(jù)振動系統(tǒng)的機電耦合數(shù)學模型,建立其在MATLAB/Simulink仿真軟件環(huán)境下的動態(tài)仿真模型。在不同初始相位差、不同電動機轉(zhuǎn)速、不同安裝位置等條件的影響下,對振動系統(tǒng)的振動耦合過程進行數(shù)值仿真,得到各影響因素對振動系統(tǒng)耦合過程的影響效果和規(guī)律。最后搭建了一套風電葉片兩點疲勞加載測試裝備,以某型號小葉片為對象,利用現(xiàn)場試驗對各個影響因素的影響效果進行驗證。通過試驗發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場試驗結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果基本一致,驗證了仿真模型的準確性,并進一步驗證了本文所建立的風電葉片兩點疲勞加載振動系統(tǒng)機電耦合數(shù)學模型的準確性。該模型能較好地表達振動機械系統(tǒng)和電機激振系統(tǒng)之間的振動耦合本質(zhì),以及基于葉片柔性連接的兩加載源之間的振動耦合本質(zhì)。
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315

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