液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统研究

黄雪梅，赵婧，张磊安

(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)

风机叶片作为风电机组的关键部件之一［1-4］，在工作过程中受到外界环境及风载荷组合影响。外界环境包括自身重力和离心惯性力等，风载荷主要包括阵风、湍流、和风剪等［5］。由于长期受到交变载荷作用，所以疲劳损伤造成的破坏时有发生，因此疲劳强度分析是叶片设计的重要组成部分。由于所受到的载荷比较复杂且受限于试验条件，有关叶片疲劳寿命的研究，国内外学者大多采用建立FEM模型并结合玻璃钢复合材料的 S-N曲线对其进行疲劳寿命研究［6-7］。但以上研究均是采用建立仿真模型的手段进行研究，由于仿真模型的建立需要做较多简化，导致其模拟试验结果与实际结果存在一定差异。现场实测和物理模型试验获得的数据最直观、真实可靠，因而采用室内物理试验来研究风机叶片是否具有承受疲劳载荷的能力无疑成为一种有效手段。鉴于此，作者建立了一套双液压缸驱动的风机叶片疲劳加载系统，通过一系列仿真试验，佐证该系统可为数值模拟方法提供验证手段，也为更加深入研究风机叶片的性能打下了基础。

1 作动器驱动的疲劳加载系统设计

1.1 疲劳加载系统

为了进行MW级风机叶片的疲劳加载试验，设计了一套液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统，其总体方案如图1所示。疲劳加载点约为沿叶片展向70%处，夹具两边对称放置两个液压作动器，通过液压作动器带动配重块的上下振动，驱动叶片进行上下振动。……