【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源及节能，具体涉及一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法及系统。
技术介绍
1、目前的海上风电发展基本都在近海海域，采用的技术形式为固定式海上风电机组，然而随着近海资源的消耗殆尽，未来海上风电的发展势必走向深远海。考虑到技术难度、成本因素以及国内外关于深远海风电机组的研究现状和应用示范项目，漂浮式机组将成为深远海域海上风电发展的主流技术。由于漂浮式机组的运行工况更为复杂，摆动幅度更大，叶片所承受的载荷将更大。为了保证机组的极限风况下机组的安全稳定运行，其叶片的结构设计强度尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了保证机组的极限风况下机组的安全稳定运行，提供了一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法及系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，包括：
4、根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型；
5、依据叶片结构的有限元模型，输入叶片在风、浪和流耦合作用下仿真得到的极限载荷，利用有限元仿真软件计算叶片在极限载荷下的应变结果，获取叶片各单元的应变值；
6、基于叶片各单元的应变值，参考偏角转置公式及应力应变转换公式，获取叶片纤维纱线主方向的应力；
7、根据叶片纤维纱线主方向的应力，结合最大应力失效准则，获取叶片各单元纤维损伤系数；
8、根据叶片各单元
9、依据实际情况下的纤维损伤系数大小，判断叶片纤维强度是否符合设计标准。
10、本专利技术进一步的改进在于，根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型，包括：
11、根据叶片图纸定义的几何信息，构建叶片的三维外形和内部腹板结构；
12、基于构建的叶片三维外形和内部腹板结构，依据结构铺层图纸，对叶片各部位进行铺层设计，包括单轴布、双轴布、三轴布、balsa、pvc、pet、碳纤维拉挤板和结构胶材料，获得叶片结构模型；
13、依据叶片结构模型，对所用材料赋材料力学属性，包括主方向拉伸模量、纵向拉伸模量、面内剪切模量、面外剪切模量和面内泊松比，同时给定单轴布、双轴布、三轴布和碳纤维拉挤板的主方向拉伸强度和主方向压缩强度；最终得到叶片结构的有限元模型。
14、本专利技术进一步的改进在于，依据叶片结构的有限元模型，输入叶片在风、浪和流耦合作用下仿真得到的极限载荷，利用有限元仿真软件计算叶片在极限载荷下的应变结果，获取叶片各单元的应变值，包括：
15、根据叶片结构的有限元模型，在叶片主梁各截面施加极限载荷，载荷形式为集中力，仿真计算，获取叶片各单元的应变值；
16、根据叶片各单元的应变值，提取横向应变、纵向应变以及面内剪切应变值。
17、本专利技术进一步的改进在于，基于叶片各单元的应变值，参考偏角转置公式及应力应变转换公式，获取叶片纤维纱线主方向的应力，包括：
18、根据叶片纤维纱线与叶片主方向的夹角值，获取偏角转置公式：
19、
20、其中c＝cos2θ，s＝sin2θ，θ表示纤维方向与主方向的夹角；
21、根据偏角转置公式以及正轴偏轴应变转换公式，将叶片主方向的应变值转化为纤维纱线方向的应变，公式为：
22、
23、其中le11为横向应变值，le22为纵向应变值，le12为面内剪切应变值；
24、根据对应材料的力学性能参数，计算叶片各单元的刚度系数矩阵；
25、
26、其中e1为材料横向拉伸模量，e2为纤维纵向拉伸模量，v12和v21表示泊松比，g12为面内剪切模量，
27、根据计算得到的纤维纱线方向的应变以及对应的刚度系数矩阵，计算叶片各单元的应力值，包括纤维横向应力：
28、s11＝q(1,1)*strain(1)+q(1,2)*strain(2)#(4)
29、其中s11表示叶片纤维横向应力。
30、本专利技术进一步的改进在于，根据叶片纤维纱线主方向的应力，结合最大应力失效准则，获取叶片各单元纤维损伤系数，包括：
31、根据叶片各单元纤维横向应力的大小，判断叶片的受力形式，从而根据最大应力准则公式，计算叶片纤维损伤系数：
32、如果叶片单元纤维横向应力大于0，即s11>0，叶片横向受拉状态，则纤维损伤系数为：
33、
34、其中s1t为叶片单元对应纤维材料的横向拉伸强度；
35、如果叶片纤维横向应力小于0，即s11<0，叶片横向受压状态，则纤维损伤系数为：
36、
37、其中s1c为叶片单元对应纤维材料的横向压缩。
38、本专利技术进一步的改进在于，根据叶片各单元纤维损伤系数，考虑运行温度、制造公差以及分析方法的影响，确定安全系数，获取叶片各单元在考虑实际情况下的纤维损伤系数，包括：
39、依据dnvgl-st-0376:2015标准，纤维强度计算安全系数取值为gamaff；
40、考虑实际情况下的纤维损伤系数为：
41、ff＝ff0*gamaff#(7)。
42、本专利技术进一步的改进在于，依据实际情况下的纤维损伤系数大小，判断叶片纤维强度是否符合设计标准，包括：
43、对计算得到的最终纤维损伤系数ff进行判别：
44、如果ff≤1，叶片该单元纤维损伤系数满足要求，其结构强度符合标准要求；
45、如果ff>1，则叶片该单元纤维损伤系数超差，涉及区域纤维强度不足，需补强处理。
46、一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核系统，包括：
47、叶片建模及有限元仿真模块，根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型；
48、第一计算模块，依据叶片结构的有限元模型，输入叶片在风、浪和流耦合作用下仿真得到的极限载荷，利用有限元仿真软件计算叶片在极限载荷下的应变结果，获取叶片各单元的应变值；
49、第二计算模块，基于叶片各单元的应变值，参考偏角转置公式及应力应变转换公式，获取叶片纤维纱线主方向的应力；
50、第三计算模块，根据叶片各单元纤维损伤系数，考虑运行温度、制造公差以及分析方法的影响，确定安全系数，获取叶片各单元在考虑实际情况下的纤维损伤系数；
51、评估模块，依据实际情况下的纤维损伤系数大小，判断叶片纤维强度是否符合设计标准。
52、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，依据叶片结构的有限元模型，输入叶片在风、浪和流耦合作用下仿真得到的极限载荷，利用有限元仿真软件计算叶片在极限载荷下的应变结果，获取叶片各单元的应变值，包括：
4.根据权利要求3所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，基于叶片各单元的应变值，参考偏角转置公式及应力应变转换公式，获取叶片纤维纱线主方向的应力，包括：
5.根据权利要求4所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，根据叶片纤维纱线主方向的应力，结合最大应力失效准则，获取叶片各单元纤维损伤系数，包括：
6.根据权利要求5所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，根据叶片各单元纤维损伤系数
7.根据权利要求6所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，依据实际情况下的纤维损伤系数大小，判断叶片纤维强度是否符合设计标准，包括：
8.一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核系统，其特征在于，叶片建模及有限元仿真模块中，根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，根据漂浮式风电机组叶片的设计图纸和结构铺层图纸，对叶片进行建模、铺层设计和赋材料属性，获取叶片结构的有限元模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，依据叶片结构的有限元模型，输入叶片在风、浪和流耦合作用下仿真得到的极限载荷，利用有限元仿真软件计算叶片在极限载荷下的应变结果，获取叶片各单元的应变值，包括：
4.根据权利要求3所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，基于叶片各单元的应变值，参考偏角转置公式及应力应变转换公式，获取叶片纤维纱线主方向的应力，包括：
5.根据权利要求4所述的一种漂浮式风电机组叶片纤维强度校核方法，其特征在于，根据叶片纤维纱线主方向的应力，结合最大应力失效准则，获取叶片各单元纤维损伤系数，包括：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙海涛，张瑞刚，雷航，雷少博，王嘉良，刘河生，强鹏科，景玮钰，李林晏，汪浩，王杰彬，赵相江，温威月，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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