[发明专利]确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法和装置

说明书

本发明提供一种确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法和装置，所述方法包括：计算塔架环焊缝的截面在不同方向的预定单位载荷作用下的应力；提取预定工况下的所述不同方向中的每个方向上的疲劳时序载荷；将每个方向上的疲劳时序载荷在塔架圆周方向上进行投影，以得到与每个方向上的疲劳时序载荷对应的投影序列载荷；对所述应力和投影序列载荷进行通道合并，以得到应力时间历程；基于应力时间历程和预定载荷工况频率表确定塔架环焊缝的截面在塔架圆周方向上的疲劳损伤。本发明的确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法和装置，通过对疲劳时序载荷进行投影，并结合不同方向的载荷作用下的应力来准确的计算塔架环焊缝的疲劳损伤。

技术领域

本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法和装置。

背景技术

风电机组是能够将大自然的风能转换成电能的机组。塔架是风电机组的主要支撑部件，塔架结构的安全可靠性是确保风电机组正常工作的关键因素之一。目前，塔架结构通常由多个小段钢板焊接而成，由于焊接结构和焊缝空间布置特点会产生应力集中，且在长期随机载荷作用下，易发生疲劳破坏，使得塔架环焊缝成为塔架结构的疲劳强度薄弱部位。

在现有的塔架环焊缝的疲劳分析中，通常考虑在单一载荷分量下的疲劳强度，且通常采用马尔科夫矩阵进行计算。以陆上风电机组为例，某单一载荷分量对塔架环焊缝的疲劳起主导作用，因此，通常采用这种现有的疲劳分析方法对塔架环焊缝进行疲劳分析。然而，这种考虑单一载荷分量采用马尔科夫矩阵进行塔架环焊缝的疲劳分析的方法，难以全面准确的评估多载荷分量下的疲劳损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法和装置，通过对疲劳时序载荷进行投影，并结合不同方向的载荷作用下的应力来准确的计算塔架环焊缝的疲劳损伤。

本发明的一方面提供一种确定风电机组的塔架环焊缝的疲劳损伤的方法，所述方法包括：计算塔架环焊缝的截面在不同方向的预定单位载荷作用下的应力；提取预定工况下的所述不同方向中的每个方向上的疲劳时序载荷；将每个方向上的疲劳时序载荷在塔架圆周方向上进行投影，以得到与每个方向上的疲劳时序载荷对应的投影序列载荷；对所述应力和所述投影序列载荷进行通道合并，以得到应力时间历程；基于所述应力时间历程和预定载荷工况频率表确定塔架环焊缝的截面在塔架圆周方向上的疲劳损伤。

可选地，所述不同方向的预定单位载荷包括：塔架坐标系的X轴、Y轴和Z轴方向的单位载荷，其中，计算塔架环焊缝的截面在不同方向的预定单位载荷作用下的应力的步骤包括：将X轴方向的单位弯矩载荷与X轴方向的抗弯截面系数相除，并将相除的结果确定为在X轴方向的单位载荷作用下的第一应力；和/或，将Y轴方向的单位弯矩载荷与Y轴方向的抗弯截面系数相除，并将相除的结果确定为在Y轴方向的单位载荷作用下的第二应力；和/或，将Z轴方向的单位力载荷与所述塔架环焊缝的截面面积相除，并将相除的结果确定为在Z轴方向的单位载荷作用下的第三应力。

可选地，将每个方向上的疲劳时序载荷在塔架圆周方向上进行投影，以得到与每个方向上的疲劳时序载荷对应的投影序列载荷的步骤包括：将任一时刻的Y轴的疲劳时序载荷与在塔架圆周方向上的预定投影角度的正弦值相乘的结果和所述任一时刻的X轴的疲劳时序载荷与所述预定投影角度的余弦值相乘的结果相加，以得到在所述任一时刻的X轴投影载荷；将预定时间段内的各个时刻的X轴投影载荷确定为与X轴的疲劳时序载荷对应的第一投影序列载荷；和/或，将所述任一时刻的Y轴的疲劳时序载荷与所述预定投影角度的余弦值相乘的结果和所述任一时刻的X轴的疲劳时序载荷与所述预定投影角度的正弦值相乘的结果相减，以得到在所述任一时刻的Y轴投影载荷；将所述预定时间段内的各个时刻的Y轴投影载荷确定为与Y轴的疲劳时序载荷对应的第二投影序列载荷；和/或，将所述任一时刻的Z轴的疲劳时序载荷作为在所述任一时刻的Z轴投影载荷；将所述预定时间段内的各个时刻的Z轴投影载荷确定为与Z轴的疲劳时序载荷对应的第三投影序列载荷。