基于聲發(fā)射技術(shù)的風電葉片疲勞損傷監(jiān)測研究

【摘要】：風能作為一種綠色無污染的新能源,日益受到重視,將成為未來人類社會賴以生存和發(fā)展的主要能源資源之一,風電產(chǎn)業(yè)具有廣闊而美好的前景。然而風電機組的安全性問題是影響風力發(fā)電效率的一個重要因素,特別是風電葉片,長期在自然環(huán)境惡劣的風場運行更容易出現(xiàn)故障。葉片一旦出現(xiàn)嚴重損傷,修復工作異常艱難,而且會降低風電機組的工作效率,也給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,對風電葉片進行安全性監(jiān)測,并對災難提前預警意義重大。聲發(fā)射技術(shù)是一種新興的無損檢測技術(shù),對動態(tài)缺陷敏感,它可以監(jiān)測并記錄外加載荷下材料內(nèi)部缺陷的發(fā)展狀況,評價缺陷的實際危害程度,越來越多地被用于風電葉片的結(jié)構(gòu)健康檢測。本課題在充分了解風電葉片常出現(xiàn)的質(zhì)量問題和聲發(fā)射技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展狀況的基礎上,將聲發(fā)射技術(shù)應用于風電葉片的結(jié)構(gòu)健康檢測。重點研究了風電葉片在不同疲勞程度的聲發(fā)射特性和損傷狀況。課題的內(nèi)容包括聲發(fā)射信號在風電葉片復合材料中的衰減特性研究,纖維斷裂缺陷對玻璃纖維復合材料力學性能的影響,以及風電葉片在疲勞加載過程中的聲發(fā)射監(jiān)測。結(jié)果表明:聲發(fā)射波垂直于纖維方向傳播過程中,由于纖維-樹脂循環(huán)界面的存在,使得聲發(fā)射波更容易出現(xiàn)衰減,橫向衰減比縱向衰減快很多;表面纖維斷裂的材料的拉伸強度為1095MPa,拉伸模量為0.388GPa;無纖維斷裂的玻璃纖維復合材料拉伸強度為1530MPa,拉伸模量為0.624GPa。表面纖維斷裂的試樣在拉伸各階段的聲發(fā)射信號均為突發(fā)型信號,幅度在80~90dB的信號具有最大的能量,為3.2×104~3.3×104mv*μs;持續(xù)時間最長,為2.4×104μs;振鈴計數(shù)為3.4×104個。無纖維斷裂試樣拉伸各階段的聲發(fā)射信號為連續(xù)型信號,損傷最嚴重時的聲發(fā)射信號幅度集中在70~80dB,這些的信號的能量、持續(xù)時間和振鈴計數(shù)都具有最大值,分別為5.0×104mv*μs、4.75×104μs和4.3×104個,這些信號預示著纖維/基體脫粘、纖維斷裂等嚴重的損傷;在葉片疲勞損傷監(jiān)測中,葉片擺振20萬次時已經(jīng)有裂紋萌生,典型的裂紋信號頻率有40kHz和80kHz,信號的幅值和能量都較低。循環(huán)載荷累積到180萬次時,裂紋處于快速擴展狀態(tài),還出現(xiàn)了腹板小范圍開膠和纖維分層等典型的疲勞損傷特征,此時聲發(fā)射信號的幅值和能量都較高。本課題的研究結(jié)果表明,采用聲發(fā)射技術(shù)可以有效檢測風電葉片及玻璃纖維復合材料的損傷狀況。根據(jù)聲發(fā)射信號的參數(shù)分析和波形分析結(jié)果可以很好地對聲發(fā)射源進行評價。 【關(guān)鍵詞】：聲發(fā)射 風電葉片 衰減 拉伸 疲勞
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TB302.5
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-15
• 1.1.1 課題研究背景10-14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.2 風電葉片的安全性檢測15-17
• 1.2.1 風電葉片的結(jié)構(gòu)及其常見缺陷15-16
• 1.2.2 風電葉片的無損檢測16-17
• 1.3 聲發(fā)射檢測技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 研究內(nèi)容和意義18-19
• 1.4.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.4.2 風電葉片動態(tài)監(jiān)測的意義19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第2章 聲發(fā)射技術(shù)簡介20-25
• 2.1 聲發(fā)射技術(shù)基本原理20
• 2.2 聲發(fā)射技術(shù)的特點20-21
• 2.3 聲發(fā)射信號處理方法21-23
• 2.3.1 聲發(fā)射信號的參數(shù)分析法21-22
• 2.3.2 聲發(fā)射波形分析法22-23
• 2.4 聲發(fā)射信號的降噪處理23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第3章 風電葉片復合材料的聲發(fā)射信號衰減特性研究25-36
• 3.1 聲發(fā)射波的傳播特征25-28
• 3.1.1 聲發(fā)射波的傳播模式25-26
• 3.1.2 聲發(fā)射波的反射、折射和波形轉(zhuǎn)換26-27
• 3.1.3 聲發(fā)射波傳播速度27
• 3.1.4 聲發(fā)射波的衰減27-28
• 3.2 風電葉片復合材料的聲發(fā)射信號衰減研究28-36
• 3.2.1 衰減實驗目的28
• 3.2.2 實驗系統(tǒng)及參數(shù)設置28-29
• 3.2.3 實驗方案29
• 3.2.4 實驗結(jié)果分析29-34
• 3.2.5 本章小結(jié)34-36
• 第4章 風電葉片復合材料在拉伸實驗中的聲發(fā)射特性研究36-47
• 4.1 實驗目的36
• 4.2 實驗系統(tǒng)及方案36-45
• 4.2.1 實驗材料36
• 4.2.2 實驗設備及儀器36-37
• 4.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)設置37
• 4.2.4 實驗方案37
• 4.2.5 實驗結(jié)果分析37-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第5章 風電葉片疲勞過程中的聲發(fā)射特性研究47-55
• 5.1 實驗目的47
• 5.2 風電葉片疲勞加載方案47
• 5.3 聲發(fā)射檢測方案47-48
• 5.4 實驗結(jié)果分析48-55
• 5.4.1 聲發(fā)射信號的小波分析48-51
• 5.4.2 聲發(fā)射信號的Hilbert-Huang變換51-54
• 5.4.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論與展望55-57
• 1.課題研究的主要結(jié)論55-56
• 2.展望56-57
• 參考文獻57-61
• 致謝61-62
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表的論文62

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

基于小波分析的復合材料層間損傷聲發(fā)射行為    梁曉敏;周偉;龐艷榮;包正宇;呂智慧;韓婧;

風電葉片的主要缺陷與無損檢測技術(shù)評價    何杰;杜玲;王冬生;

基于HHT的管道閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測研究    劉貴杰;徐萌;王欣;姜瑞林;

風電葉片復合材料拉伸損傷破壞聲發(fā)射行為    周偉;孫詩茹;馮艷娜;張亭;韓江云;戚海東;

大型風電葉片缺陷及其無損檢測技術(shù)研究    羊森林;趙萍;王鋒;曹洪兵;

基于Hilbert-Huang變換的攪拌釜臨界懸浮轉(zhuǎn)速的聲發(fā)射測量    胡雨晨;黃正梁;王靖岱;陽永榮;

HHT在復合材料損傷聲發(fā)射信號處理中的應用    陽能軍;王新剛;王蒙;

風電葉片復合材料結(jié)構(gòu)缺陷無損檢測研究進展    周偉;張洪波;馬力輝;張萬嶺;

基于小波分析的聲發(fā)射信號降噪處理方法    劉叢兵;

中國的風能資源與風力發(fā)電    申寬育;

混凝土損傷檢測聲發(fā)射技術(shù)應用研究    張力偉

風電葉片分層缺陷演化的力學行為及聲發(fā)射響應特性研究    李亞娟

基于諧波小波和支持向量機的風電葉片損傷識別研究    饒金根

基于聲發(fā)射技術(shù)的風電塔筒動態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究    桑遠

聲發(fā)射檢測中傳感器布置及聲源定位的研究    劉艷

巖石及混凝土聲發(fā)射技術(shù)室內(nèi)試驗研究    王祥

基于HHT的聲發(fā)射信號處理研究    蔣鵬

基于聲發(fā)射技術(shù)的銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件粘結(jié)性能研究    歐陽利軍

電熱元件-疏水涂層復合除冰系統(tǒng)的實驗研究    王延明;倪愛清;王繼輝;胡海曉;牟書香;

基于太赫茲時域光譜的玻璃纖維缺陷深度檢測及數(shù)據(jù)分析    郭小弟;王強;谷小紅;陳錫愛;范昕煒;

復合材料風電葉片靜態(tài)無損檢測方法研究進展    田松峰;韓強;王美俊;胥佳瑞;

Noise reduction algorithm of corrosion acoustic emission signal based on short-time fractal dimension enhancement    YU Yang;ZHANG Wenwen;YANG Ping;

風電葉片前緣膠接結(jié)構(gòu)的超聲檢測技術(shù)研究    王昌盛;周克印;徐萍;孟令民;

風電場變壓器配置方案優(yōu)化研究    康慨;盧勝;

風機齒輪箱故障診斷技術(shù)研究綜述    周澤坤;

風電葉片復合材料在三點彎曲過程中的聲發(fā)射研究    張鵬林;李梅;王汝姣;姜宜成;

城市環(huán)境Savonius風輪地面效應數(shù)值模擬    朱建勇;馬樹元;王建明;劉沛清;

基于監(jiān)測信號邊際譜和雙譜特征融合的孔系鉆削質(zhì)量分析    周友行;謝賽元;謝奇;周后明;

常用金屬材料拉伸及疲勞裂紋聲信號傳播特性    孫國豪

水泥混凝土路面?zhèn)髁U的傳荷失效機理研究    李洛克

基于聲發(fā)射技術(shù)對預應力鋼筋混凝土梁損傷判定    王宇

拉深件成形早期裂紋AE信號特征分析與實驗研究    張仰明

基于聲發(fā)射技術(shù)的風電葉片疲勞損傷監(jiān)測研究    李梅

風力發(fā)電機葉片故障診斷研究及實現(xiàn)    胡讓

組合混凝土單軸壓縮過程中聲電效應實驗研究    楊寧寧

埋地管線本體安全集成檢測方法研究    賈曉龍

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架聲發(fā)射檢測方法實驗研究    莫亞婧

FRP-鋼管約束混凝土損傷聲發(fā)射監(jiān)測及健康診斷    陳智

基于矩張量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷聲發(fā)射檢測方法研究    王曉丹

超聲探頭頻響特性數(shù)字化檢測方法研究與系統(tǒng)實現(xiàn)    張璇

基于小波理論的聲發(fā)射信號降噪方法    趙西偉;任彬;

風機葉片復合材料裂紋損傷的聲發(fā)射實驗研究    鄧宗白;單珂;

復合材料無損檢測研究進展    汪星明;郭耀紅;朱慶友;柳澤;

風電葉片復合材料層間剪切破壞聲發(fā)射監(jiān)測    張曉霞;戚海東;王芳;張洪波;周偉;

風電葉片用真空灌注型環(huán)氧樹脂及其復合材料性能研究    李艷菲;李敏;顧軼卓;張佐光;

埋地管道漏損檢測的聲傳播特性研究    嚴謹;劉敬喜;張娟;

復合材料葉片結(jié)構(gòu)設計中的幾個關(guān)鍵問題探討    王耀東;何景武;夏盛來;

風電葉片復合材料壓縮損傷破壞聲發(fā)射監(jiān)測    周偉;張曉霞;韋子輝;鐘旸;

復合材料隨機漸進失效分析與聲發(fā)射監(jiān)測    李海斌;陽建紅;劉承武;張暉;鄧凱;

炭/環(huán)氧復合材料拉伸損傷聲發(fā)射特性及細觀力學分析    龍憲海;陽能軍;王漢功;

基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與損傷診斷    趙曉燕

基于振動的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究    謝峻

集成化聲發(fā)射信號處理平臺的研究    張平

基于支持向量機的小電流接地系統(tǒng)故障選線研究    盛怡

基于聲發(fā)射技術(shù)的風機葉片材料裂紋損傷的識別研究    單珂

基于聲發(fā)射技術(shù)的焊接過程信號研究    張新明

面向游艇艇體的真空導入成型工藝系統(tǒng)技術(shù)研究    王勝龍

基于聲發(fā)射技術(shù)的地鐵列車滾動軸承故障診斷研究    陳展鵬

金屬材料損傷過程聲發(fā)射特征參數(shù)及損傷模型研究    樊保圣

風力機葉片機械損傷動態(tài)監(jiān)測方法與技術(shù)研究    李芒芒

基于聲發(fā)射技術(shù)的大型風力機葉片材料的損傷研究    杜文超

復合材料風機葉片疲勞損傷監(jiān)測研究    王艷青

基于小波分析的汽車起重機常用鋼聲發(fā)射源特性研究    齊偉

聲發(fā)射技術(shù)在復合材料中的應用及研究進展    劉懷喜,張恒,閆耀辰

聲發(fā)射技術(shù)的研究進展    王永兵;

聲發(fā)射技術(shù)的應用    合肥通用機械研究所聲發(fā)射課題組;

聲發(fā)射技術(shù)及其應用    劉建平;

聲發(fā)射技術(shù)研究近況    關(guān)開程

聲發(fā)射技術(shù)在國外邊坡工程監(jiān)測中的應用    秦四清

全國第四屆聲發(fā)射技術(shù)學術(shù)年會在山東召開    祝印蘭

2013年世界聲發(fā)射會議(上海)會議    

聲發(fā)射監(jiān)測儀的現(xiàn)狀及發(fā)展展望    熊慶國,賀風云

聲發(fā)射技術(shù)的應用與研究進展    戴光,徐彥廷,李偉,張穎

聲發(fā)射技術(shù)及其發(fā)展    姚兵印;丁偉;

探測地震電磁聲發(fā)射的可能性    盧永;楊軍;田韜;

基于聲發(fā)射技術(shù)的金屬高頻疲勞監(jiān)測    李光海;劉正義;

電磁聲發(fā)射技術(shù)研究    陳中劍;楊慶新;焦陽;顏威利;

基于聲發(fā)射技術(shù)的金屬高頻疲勞監(jiān)測    李光海;劉正義;

聲發(fā)射技術(shù)及其在鍋爐“四管”檢測中的應用    趙勇;

巖石工程中的聲發(fā)射技術(shù)研究與應用現(xiàn)狀    李典文;

聲發(fā)射技術(shù)在焦炭塔檢測中的應用    張忠政;鞏建鳴;梁華;蔡文生;崔強;邵峰;

聲頻技術(shù)在壓力運載裝備建造和安全運行中的應用    徐秉漢;岳亞霖;

應用聲發(fā)射技術(shù)對在役壓力容器的檢測方法    李順堂;崔維國;蔡憲法;

聲發(fā)射技術(shù)為“亞健康”設備聽診    姚耀富

聲發(fā)射監(jiān)測把脈橋梁安全    賀慧宇

應用聲發(fā)射技術(shù)檢測鋼軌中裂紋擴展    楊雄飛

用聲發(fā)射技術(shù)檢測容器    陳汝雄 張清華

用聲發(fā)射技術(shù)檢測容器    

引進聲發(fā)射技術(shù)檢測罐車壓力容器    胡忠民李勇

光纖聲發(fā)射檢測技術(shù)研究    梁藝軍

直升機復合材料試件聲發(fā)射信號處理算法研究    于金濤

聲發(fā)射信號處理系統(tǒng)與源識別方法的研究    趙靜榮

海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷聲發(fā)射定位方法研究    李國瑞

基于聲發(fā)射的全波形逆時反演模型的混凝土健康狀態(tài)研究    欒浩杰

基于聲發(fā)射技術(shù)的增韌陶瓷損傷研究    常智勝

基于聲發(fā)射技術(shù)對預應力鋼筋混凝土梁損傷判定    王宇

基于聲發(fā)射的結(jié)構(gòu)缺陷檢測的數(shù)值模擬及實驗研究    陳葦波

基于聲發(fā)射技術(shù)的風電葉片疲勞損傷監(jiān)測研究    李梅

電磁聲發(fā)射技術(shù)研究    陳中劍

基于聲發(fā)射技術(shù)的風電葉片裂紋無線監(jiān)測系統(tǒng)研究    韓敬宇

電磁聲發(fā)射數(shù)值模擬及實驗研究    張建輝

聲發(fā)射技術(shù)在化工設備檢測中的應用    姜波