[发明专利]含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法

权利要求书

1.含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取风力机运行中各风速下的相关数据，并按照风速进行数据划分；

步骤2：根据各风速下的相关数据中的最大应力和失效循环数，均采用最小二乘法拟合求解S-N曲线；

步骤3：根据最大应力值求解各风速下相应的应力幅值和应力均值；

步骤4：根据应力幅值计算联合概率密度；

步骤5：根据应力幅值和应力均值计算获得风力机叶片的随机载荷作用下循环应力与疲劳寿命的广义S-N曲线方程；

步骤6：根据广义S-N曲线方程，建立应力幅值和应力均值共同作用下的疲劳寿命二元函数，并采用修正的Miner准则进行损伤累积评估，预测获得叶片疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，步骤2中求解S-N曲线公式为：

S_max＝AlgN+B

其中，S_max为最大应力；N为疲劳寿命；A、B分别为叶片材料参数。

3.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，应力幅值计算公式为：

其中，S_a为应力幅值；S_max为最大应力；R＝S_min/S_max，S_min为各风速下最小应力；

应力均值计算公式为：

S_m为应力均值。

4.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，联合概率密度公式为：

其中，S_a为应力幅值；为应力幅值平均值；为应力幅值标准差；S_m为应力均值；为应力均值平均值；为应力均值标准差。

5.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，建立以应力幅值S_a和应力均值S_m为自变量的随机载荷作用下带有褶皱缺陷的叶片材料的循环应力S与疲劳寿命N的广义S-N曲线方程，广义S-N曲线方程表达式为：

其中，S_a为应力幅值；S_m为应力均值；R＝S_min/S_max，S_min为各风速下最小应力；A、B分别为叶片材料参数；N为疲劳寿命；S_u为风力机叶片的随机载荷作用下循环应力。

6.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法，其特征在于，步骤6的具体过程为：

步骤61：根据广义S-N曲线方程获得单个循环周期内引起的疲劳损伤函数，表达式为：

N为疲劳寿命；S_a为应力幅值；S_m为应力均值；

步骤62：基于修正的Miner准则，根据单个循环周期内引起的疲劳损伤函数和联合概率密度计算各风速下经历若干次循环应力引起的疲劳累积损伤，表达式为：

其中，D(n)表示各风速下经历n次循环应力引起的疲劳累积损伤；D(1)表示疲劳损伤函数；f(S_a,S_m)为联合概率密度；

步骤63：对所有风速下的疲劳累积损伤进行求和，获得风力机叶片的疲劳寿命，表达式为：

Y表示疲劳寿命；D表示疲劳累积损伤。