一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法技术

本发明专利技术提供一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，包括：通过风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数，并基于无限大板的应力集中系数计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，根据有限板宽圆孔的应力集中系数，计算得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力，结合玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，得到柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数，根据静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准。本发明专利技术实现了对叶根玻璃钢静强度的快速校核，提高了叶根玻璃钢静强度的校核效率，从而确保叶根连接的可靠性，并进一步确保风力发电机整机的安全性和可靠性。性和可靠性。性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法


[0001]本专利技术涉及风力发电机组零件校核
，尤其涉及一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法。

技术介绍

[0002]风力发电机是将风能转换为机械能，机械能带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风电叶片作为风力发电机组的核心部件之一，其工况复杂、工作载荷大，设计上要求达到安全运行二十年的使用寿命要求。而叶片根部连接强度不足而导致风电机组运行事故是一种常见的故障模式，叶片与主机的连接强度对整机的安全性和可靠性具有至关重要的作用。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法。
[0004]一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，包括以下步骤：根据风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数；基于无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，结合有限板宽圆孔的应力集中系数和风电叶片叶根参数，得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力；根据所述玻璃钢的极限应力，结合玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，得到柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数；根据所述静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准。
[0005]在其中一个实施例中，所述叶根玻璃钢的力学性能包括纤维方向模量、垂直于纤维方向模量、面内剪切模量、面内泊松比和抗拉强度；所述风电叶片叶根参数包括叶根合弯矩、螺栓数量、螺栓轴向力、径向孔直径、叶根节圆直径、叶根节圆外径和叶根节圆内径。
[0006]在其中一个实施例中，所述根据风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数，具体包括：根据叶根节圆直径、叶根节外径和叶根节内径，计算获取抗弯截面系数，公式为：节圆直径、叶根节外径和叶根节内径，计算获取抗弯截面系数，公式为：式中，D为叶根节圆直径，d2为叶根节圆外径，d1为叶根节圆内径；结合抗弯截面系数、叶根合弯矩载荷和螺栓轴向力，计算获取叶根玻璃钢的应力，公式为：
式中， 为叶根合弯矩载荷， 为螺栓轴向力；根据叶根玻璃钢的力学性能和风力机叶片叶根参数，计算无限大板的应力集中系数，公式为：式中，为面内沿纤维方向模量，为面内垂直于纤维方向模量，为面内剪切模量， 为面内泊松比。
[0007]在其中一个实施例中，所述基于无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，结合有限板宽圆孔的应力集中系数和风电叶片叶根参数，得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力，具体包括：根据叶根节圆外径和叶根螺栓数量，计算得到打孔区域基体宽度，公式为：式中， 为螺栓数量；根据所述打孔区域基体宽度、板内孔直径和无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，公式为：
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根据所述叶根玻璃钢的应力和有限板宽圆孔的应力集中系数，计算得到玻璃钢的极限应力，公式为：式中，为无限大板的应力集中系数，为有限板宽圆孔的应力集中系数，为应力集中板宽修正系数，为板内孔直径，为中间变量。
[0008]在其中一个实施例中，所述根据所述玻璃钢的极限应力，结合玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，得到柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数，具体包括：根据玻璃钢的极限应力、玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，计算得到柱头螺母间玻璃钢的静态安全系数，公式为：式中，为柱头螺母间玻璃钢静强度安全系数， 为材料分项系数，S为叶根玻璃钢抗拉强度。
[0009]在其中一个实施例中，所述根据所述静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准，具体包括：判断所述静强度安全系数是否大于或等于1，若所述静强度安全系数大于或等于1，则认定柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数符合设计标准；若所述静强度安全系数小于1，则认定柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数不符合设计标准。
[0010]在其中一个实施例中，所述风电叶片叶根参数还包括：叶根金属法兰厚度、叶根螺栓细腰直径、径向孔中心到端面距离、变桨轴承轴向孔孔径、变桨轴承内圈内径、变桨轴承内圈外径、变桨轴承外圈节圆直径、变桨轴承外圈内径、变桨轴承外圈外径、轴承内外圈相对距离、轴承滚珠中心定位距离、轴承内外滚珠中心距离、变桨轴承外圈厚度和变桨轴承内圈厚度。
[0011]在其中一个实施例中，根据所述静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准之后，还包括：根据所有风电叶片叶根参数，对叶根连接进行有限元建模，获取叶根连接有限元模型；根据所述叶根连接有限元模型，计算得到柱头螺母间玻璃钢的应力；根据所述柱头螺母间玻璃钢的应力对叶根打孔区域玻璃钢的静强度进行校核。
[0012]相比于现有技术，本专利技术的优点及有益效果在于：提供了一种能够快速进行叶根玻璃钢静强度校核的计算方法，通过风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数，并基于无限大板的应力集中系数计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，根据有限板宽圆孔的应力集中系数，计算得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力，结合玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，得到柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数，根据静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准，能够根据现有数据对叶根玻璃钢静强度的快速校核，提高了计算效率，从而确保叶根连接的可靠性，进一步确保风力发电机整机的安全性和可靠性。
附图说明
[0013]图1为一个实施例中一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法的流程示意图；图2为一个实施例中风电叶片叶根连接示意图；图3为一个实施例中风电叶片叶根玻璃钢打孔区域的受力示意图；图4为一个实施例中叶根玻璃钢的应力云图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]在一个实施例中，如图1至图4所示，提供了一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，包括以下步骤：步骤S101，根据风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数。
[0016]具体地，由于风力机叶片主要由玻璃纤维复合材料真空灌注而成，其中叶片结构主要用单轴布、双轴布以及三轴布组成，叶片叶根主要由三轴布铺设而成。基于复合材料各向异性特点，打孔区域的应力集中情况较为复杂，其开孔所产生的应力集中效应不仅与本身的几何尺寸相关，还与层合板的铺层方式有关。因此，可以根据设计方案直接获取风电叶片叶根玻璃钢力学性能的相关参数和风电叶片的叶根参数，并结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数，通过现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，其特征在于，包括以下步骤：根据风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数；基于无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，结合有限板宽圆孔的应力集中系数和风电叶片叶根参数，得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力；根据所述玻璃钢的极限应力，结合玻璃钢抗拉强度和材料分项系数，得到柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数；根据所述静强度安全系数的大小，判断柱头螺母间玻璃钢的静强度安全系数是否符合设计标准。2.根据权利要求1所述的一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，其特征在于，所述叶根玻璃钢的力学性能包括纤维方向模量、垂直于纤维方向模量、面内剪切模量、面内泊松比和抗拉强度；所述风电叶片叶根参数包括叶根合弯矩、螺栓数量、螺栓轴向力、径向孔直径、叶根节圆直径、叶根节圆外径和叶根节圆内径。3.根据权利要求2所述的一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，其特征在于，所述根据风电叶片叶根玻璃钢的力学性能和风电叶片叶根参数，结合层合板工程弹性常数，计算得到无限大板的应力集中系数，具体包括：根据叶根节圆直径、叶根节外径和叶根节内径，计算获取抗弯截面系数，公式为：W_z=(πD^3)/32(1
‑
α^4)α=d_2/d_1式中，D为叶根节圆直径，d2为叶根节圆外径，d1为叶根节圆内径；结合抗弯截面系数、叶根合弯矩载荷和螺栓轴向力，计算获取叶根玻璃钢的应力，公式为：σ=M_xy/W_z +〖4F〗_z/(π(〖d_2〗^2
‑
〖d_1〗^2))式中，M_xy为叶根合弯矩载荷，F_z为螺栓轴向力；根据叶根玻璃钢的力学性能和风力机叶片叶根参数，计算无限大板的应力集中系数，公式为：K_t^∞=1+√(E_11/G_12 +2(√(E_11/E_22
ꢀ‑
μ_12 )) )式中， 为面内沿纤维方向模量， 为面内垂直于纤维方向模量， 为面内剪切模量， 为面内泊松比。4.根据权利要求3所述的一种风电叶片叶根玻璃钢静强度校核方法，其特征在于，所述基于无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，结合有限板宽圆孔的应力集中系数和风电叶片叶根参数，得到柱头螺母间玻璃钢的极限应力，具体包括：根据叶根节圆外径和叶根螺栓数量，计算得到打孔区域基体宽度，公式为：W=(πd_2)/N式中，N为螺栓数量；根据所述打孔区域基体宽度、板内孔直径和无限大板的应力集中系数，计算得到有限板宽圆孔的应力集中系数，公式为：1/η=3(1
‑
D_B/W)/(2+(1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振刚，蒋传鸿，唐雪，李晓，罗莎莎，汪建，岳晓敏，谷端，袁德宣，戴远钘，黄家华，
申请(专利权)人：吉林重通成飞新材料股份公司，
类型：发明
国别省市：