一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，在葉片被測(cè)點(diǎn)O附近放置一號(hào)位移測(cè)試裝置、二號(hào)位移測(cè)試裝置；并測(cè)出兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片被測(cè)點(diǎn)O的距離；對(duì)葉片進(jìn)行試驗(yàn)加載到額定載荷；測(cè)出此時(shí)兩個(gè)位移測(cè)試裝置與被測(cè)點(diǎn)O的距離；根據(jù)海倫公式分別計(jì)算出葉片變形前三角形ΔOAB和加載變形后三角形ΔO'AB的面積，并根據(jù)已知底邊長度求出兩個(gè)三角形的高度值，兩者相減計(jì)算出葉片在豎直方向上的位移值h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的測(cè)試方法簡單、結(jié)構(gòu)巧妙、準(zhǔn)確度高、可操作性強(qiáng)，易于在實(shí)際工作中應(yīng)用推廣。
【專利說明】—種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于試驗(yàn)測(cè)試方法領(lǐng)域，一種用于風(fēng)力機(jī)葉片在靜力加載試驗(yàn)中發(fā)生大變形時(shí)，對(duì)其豎直位移變形進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長度快速增加，葉片在風(fēng)載作用下位移變形也越來越大，通常靜力加載試驗(yàn)是驗(yàn)證葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否滿足設(shè)計(jì)和制造要求的一種重要方法。在葉片靜力加載試驗(yàn)過程中，需對(duì)葉片在豎直方向的位移變形進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試，以判斷葉片的剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求。目前70m長的風(fēng)力機(jī)葉片在靜力加載試驗(yàn)時(shí)其葉尖變形將達(dá)到20m。當(dāng)葉片發(fā)生大變形時(shí)，采用傳統(tǒng)的位移測(cè)試方法已不能準(zhǔn)確測(cè)試葉片在豎直方向上的位移（見圖1)，而且存在較大的測(cè)試誤差，將在一定程度上影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和對(duì)葉片設(shè)計(jì)的參考性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]當(dāng)前傳統(tǒng)常用的葉片變形測(cè)試方法如圖I所示，試驗(yàn)加載前位移測(cè)試裝置與葉片測(cè)點(diǎn)間的連線OB是與水平地面垂直的，其中OB為葉片加載變形前，位移測(cè)點(diǎn)距水平地面的初始高度，但當(dāng)試驗(yàn)加載葉片變形后，位移測(cè)試裝置與葉片測(cè)點(diǎn)間的連線O’B不再與水平地面垂直，此時(shí)用O’B減去OB也并不是葉片在豎直方向的變形值h，因此使用該方法測(cè)試誤差較大。
[0004]本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的風(fēng)電葉片大位移變形測(cè)試存在的問題，提出了一種新的測(cè)試方法，能夠有效解決以上的問題。
[0005]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006]一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，測(cè)試步驟如下：
[0007]A、將葉片2安裝在試驗(yàn)臺(tái)I上；
[0008]B、在葉片被測(cè)點(diǎn)O附近放置一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5，測(cè)出兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片被測(cè)點(diǎn)O的距離OB、OA ；
[0009]C、對(duì)葉片2進(jìn)行試驗(yàn)加載到額定載荷，所述葉片被測(cè)點(diǎn)O的位置移動(dòng)到O’ ；
[0010]D、測(cè)出此時(shí)兩個(gè)位移測(cè)試裝置與被測(cè)點(diǎn)O’的距離O’ B、O’ A ;
[0011]E、根據(jù)海倫公式分別計(jì)算出葉片變形前三角形Λ0ΑΒ和加載變形后三角形Δ O’ AB的面積，并根據(jù)已知底邊長度AB求出兩個(gè)三角形的的高度值，兩者相減計(jì)算出葉片在豎直方向上的位移值h ;計(jì)算公式如下：
[0012]三角形Λ OAB的周長d計(jì)算：d = ΑΒ+0Α+0Β
[0013]三角形面積Saoab 計(jì)算：S.0AB = (l/2d(l/2d-AB) (l/2d_0A) (l/2d-0B))1/2
[0014]三角形Λ OAB 的高 OC 計(jì)算：0C = 2S.oab/AB
[0015]同理，便可計(jì)算獲得三角形Λ O’AB的高O’ C’
[0016]最終，葉片在豎直方向的位移h計(jì)算：h = O’ C’ -OC0
[0017]作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5位于葉片被測(cè)點(diǎn)的下方。作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5之間的距離大于或等于葉片變形后被測(cè)點(diǎn)在水平方向上發(fā)生的位移。
[0018]作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，一號(hào)位移測(cè)試裝置4與葉片被測(cè)點(diǎn)O的連線OB與地面垂直。
[0019]作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，一號(hào)位移測(cè)試裝置4與葉片被測(cè)點(diǎn)O的連線OB與地面不垂直。
[0020]作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，所述葉片被測(cè)點(diǎn)與一號(hào)位移測(cè)試裝置4之間通過一號(hào)測(cè)試?yán)K索6連接；所述葉片被測(cè)點(diǎn)與二號(hào)位移測(cè)試裝置5之間通過二號(hào)測(cè)試?yán)K索7連接。
[0021]作為可選方式，上述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，采用拉線式位移傳感器，測(cè)得繩索(^、(》、0’8、01的長度值.。使用一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或長梁形物件發(fā)生大變形時(shí)在豎直方向的位移。
[0022]使用一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形測(cè)試方法，測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或長梁形物件發(fā)生變形時(shí)在水平方向的垂直位移。
[0023]使用如一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形測(cè)試方法，所述被測(cè)點(diǎn)O、一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5、加載后的O’點(diǎn)位于同一平面上，測(cè)出被測(cè)點(diǎn)在所述平面內(nèi)的垂直位移。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0025]1、傳統(tǒng)方式在試驗(yàn)加載葉片變形后，位移測(cè)試裝置與葉片測(cè)點(diǎn)間的連線不再與水平地面垂直，此時(shí)用加載后的O’ B減去OB也并不是葉片在豎直方向的變形值h，由于葉片的長度普遍較長，導(dǎo)致測(cè)試誤差較大。相比傳統(tǒng)方式，使用該方法測(cè)得的距離均為實(shí)際距離，并通過嚴(yán)格的公式計(jì)算出的位移變形值h更加精確。
[0026]2、本發(fā)明中的測(cè)試方法過程簡單，使用設(shè)備較少，可操作性強(qiáng)，易于在實(shí)際工作中應(yīng)用推廣，可用于測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或其它長梁形物件發(fā)生大變形時(shí)在豎直方向的位移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為傳統(tǒng)的葉片豎直位移變形測(cè)試方法示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明中的葉片豎直位移變形測(cè)試方法示意圖。
[0029]其中:1為試驗(yàn)臺(tái)、2為葉片、3為葉尖、4為一號(hào)位移測(cè)試裝置、5為二號(hào)位移測(cè)試裝置、6為一號(hào)測(cè)試?yán)K索、7為二號(hào)測(cè)試?yán)K索、8為葉根。

【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個(gè)特征之一系列等效或類似特征中的一個(gè)實(shí)施例而已。
[0032]在葉片進(jìn)行靜力加載試驗(yàn)前，在葉片2位移測(cè)點(diǎn)O附近放置一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5，所述兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片的測(cè)點(diǎn)O共同構(gòu)成一個(gè)三角形Λ0ΑΒ，如圖2所示，兩個(gè)位移測(cè)試裝置間應(yīng)保持一定的距離L，可參考葉片測(cè)點(diǎn)O在加載過程中沿葉片長度方向的理論位移變形值。將兩個(gè)位移測(cè)試裝置的測(cè)試?yán)K索6、7固定在B、A點(diǎn)位置，并測(cè)出此時(shí)兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片測(cè)點(diǎn)O間的繩索長度0A、0B。當(dāng)試驗(yàn)加載到額定載荷時(shí)，再次測(cè)出此時(shí)兩個(gè)位移測(cè)試裝置的一號(hào)測(cè)試?yán)K索6最終的長度O’A、二號(hào)測(cè)試?yán)K索7最終的長度O’B，由此根據(jù)海倫公式分別計(jì)算出葉片變形前三角形△ OAB和加載變形后三角形△()’AB的面積，最終根據(jù)已知底邊長度AB求出兩個(gè)三角形的的高度值，兩者相減便可準(zhǔn)確計(jì)算出葉片在豎直方向上的位移值h。
[0033]具體實(shí)施步驟如下：
[0034]A、葉片按照試驗(yàn)要求將葉片2安裝在試驗(yàn)臺(tái)I上。
[0035]B、在葉片進(jìn)行加載前，在葉片被測(cè)點(diǎn)O附近放置兩個(gè)位移測(cè)試裝置，即一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5，所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4位于葉片被測(cè)點(diǎn)O的下方B處，所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5位于葉片2的正投影所在的直線上。所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4與葉片被測(cè)點(diǎn)O的連線OB與地面垂直，也可以不垂直。二號(hào)位移測(cè)試裝置5安裝在離一號(hào)位移測(cè)試裝置4 一定距離L的位置A處，所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4和二號(hào)位移測(cè)試裝置5在葉片2長度方向是在同一條直線上，并且要求兩者的距離L大于或等于被測(cè)點(diǎn)O在與所述一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5連線平行方向的位移。分別將兩個(gè)位移測(cè)試裝置的測(cè)試?yán)K索6和7固定在葉片2的被測(cè)點(diǎn)O上，則兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片2被測(cè)點(diǎn)O共同構(gòu)成一個(gè)三角形Λ0ΑΒ，如圖2所示。
[0036]C、測(cè)出加載前兩個(gè)位移測(cè)試裝置的繩索的OA和OB的長度值，如果采用拉線式位移傳感器，可根據(jù)其輸出信號(hào)獲得繩索OA和OB的長度值，并同時(shí)測(cè)出兩個(gè)位移測(cè)試裝置之間的距離AB，即距離L。
[0037]D、對(duì)葉片2進(jìn)行試驗(yàn)加載到額定載荷。
[0038]E、再次測(cè)出此時(shí)一號(hào)測(cè)試?yán)K索6的長度O’ B和二號(hào)測(cè)試?yán)K索7的長度O’ A。
[0039]F、根據(jù)海倫公式分別計(jì)算出葉片加載變形前Λ OAB和加載變形后Λ O’AB的面積，然后根據(jù)已知底邊長度AB求出兩個(gè)三角形的高度值OC和O’ C’，其中OC為葉片加載變形前，位移測(cè)點(diǎn)距水平地面的初始高度，兩者相減便可準(zhǔn)確計(jì)算出試驗(yàn)載荷下，葉片在豎直方向上的位移值h，具體計(jì)算方法如下：
[0040]三角形（Λ0ΑΒ)的周長（d)計(jì)算：d= ΑΒ+0Α+0Β
[0041]三角形面積（Saqab)計(jì)算：S.0AB= (l/2d(l/2d-AB) (l/2d_0A) (l/2d-0B))1/2
[0042]三角形（Λ0ΑΒ)的高（OC)計(jì)算：0C= 2S.oab/AB
[0043]同理，便可計(jì)算獲得三角形（Λ O’ AB)的高（O’ C’)
[0044]最終，葉片在豎直方向的位移（h)計(jì)算：h = O’ C’ -OC0
[0045]使用該方法，也可以測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或其它長梁形物件發(fā)生變形時(shí)在水平或其它方向的垂直位移。只要保證所述被測(cè)點(diǎn)O、一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5、加載后的O’點(diǎn)位于同一平面上，便可測(cè)出被測(cè)點(diǎn)在所述平面內(nèi)的垂直位移。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:測(cè)試步驟如下: A、將葉片⑵安裝在試驗(yàn)臺(tái)(I)上； B、在葉片被測(cè)點(diǎn)O附近放置一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)、二號(hào)位移測(cè)試裝置(5)，測(cè)出兩個(gè)位移測(cè)試裝置與葉片被測(cè)點(diǎn)O的距離OB、OA ； C、對(duì)葉片(2)進(jìn)行試驗(yàn)加載到額定載荷，所述葉片被測(cè)點(diǎn)O的位置移動(dòng)到O'； D、測(cè)出此時(shí)兩個(gè)位移測(cè)試裝置與被測(cè)點(diǎn)O'的距離O'B、O' A； E、根據(jù)海倫公式分別計(jì)算出葉片變形前三角形ΛOAB和加載變形后三角形Λ O' AB的面積，并根據(jù)已知底邊長度AB求出兩個(gè)三角形的的高度值，兩者相減計(jì)算出葉片在豎直方向上的位移值h ;計(jì)算公式如下: 三角形Λ OAB的周長d計(jì)算:d = ΑΒ+0Α+0Β
三角形面積 Saqab 計(jì)算:S.0AB = (l/2d(l/2d-AB) (l/2d-0A) (l/2d-0B))1/2 三角形△ OAB的高OC計(jì)算:0C = 2S.0ab/AB 同理，便可計(jì)算獲得三角形(Λ O' AB)的高(O' C') 最終，葉片在豎直方向的位移(h)計(jì)算:h = O' C1 -OC0
2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)、二號(hào)位移測(cè)試裝置(5)位于葉片被測(cè)點(diǎn)的下方。
3.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:所述一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)、二號(hào)位移測(cè)試裝置(5)之間的距離大于或等于葉片變形后被測(cè)點(diǎn)在水平方向上發(fā)生的位移。
4.如權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)與葉片被測(cè)點(diǎn)O的連線OB與地面垂直。
5.如權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)與葉片被測(cè)點(diǎn)O的連線OB與地面不垂直。
6.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:所述葉片被測(cè)點(diǎn)與一號(hào)位移測(cè)試裝置(4)之間通過一號(hào)測(cè)試?yán)K索(6)連接；所述葉片被測(cè)點(diǎn)與二號(hào)位移測(cè)試裝置(5)之間通過二號(hào)測(cè)試?yán)K索(7)連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，其特征在于:采用拉線式位移傳感器，測(cè)得繩索0Α、0Β、O' B、0' A的長度值。
8.使用如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形的測(cè)試方法，測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或長梁形物件發(fā)生大變形時(shí)在豎直方向的位移。
9.使用如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形測(cè)試方法，測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片或長梁形物件發(fā)生變形時(shí)在水平方向的垂直位移。
10.使用如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片靜力加載豎直位移變形測(cè)試方法，所述被測(cè)點(diǎn)O、一號(hào)位移測(cè)試裝置4、二號(hào)位移測(cè)試裝置5、加載后的O’點(diǎn)位于同一平面上，測(cè)出被測(cè)點(diǎn)在所述平面內(nèi)的垂直位移。
【文檔編號(hào)】G01B21/32GK104236892SQ201410524472
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】羊森林, 黃永東, 鐘賢和, 趙萍, 沈勇, 劉敏 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司