風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載試驗(yàn)系統(tǒng)振動(dòng)耦合機(jī)理研究

【摘要】：為了在設(shè)計(jì)階段確定葉片的疲勞薄弱部位及疲勞性能,需要對(duì)風(fēng)電葉片進(jìn)行疲勞測(cè)試。目前國(guó)內(nèi)采取的主要測(cè)試方法為單點(diǎn)疲勞加載,但單點(diǎn)疲勞加載測(cè)試方法存在疲勞壽命檢測(cè)結(jié)果失真、驅(qū)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。針對(duì)單點(diǎn)疲勞加載的不足之處,本文提出風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試新方法,設(shè)計(jì)了一套風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容有:首先建立風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型:在分析異步電動(dòng)機(jī)繞組關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,建立異步電動(dòng)機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程;利用拉格朗日方程法建立風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的微分方程;聯(lián)立上述三相異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)方程和振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)微分方程,得到風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型,并得出影響振動(dòng)系統(tǒng)耦合特性的因素主要為初始相位差、兩套疲勞加載系統(tǒng)的安裝位置、偏心質(zhì)量塊的偏心矩、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、葉片各個(gè)方向的剛度和阻尼、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性等。其次依據(jù)振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型,建立其在MATLAB/Simulink仿真軟件環(huán)境下的動(dòng)態(tài)仿真模型。在不同初始相位差、不同電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、不同安裝位置等條件的影響下,對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)耦合過程進(jìn)行數(shù)值仿真,得到各影響因素對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)耦合過程的影響效果和規(guī)律。最后搭建了一套風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試裝備,以某型號(hào)小葉片為對(duì)象,利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)各個(gè)影響因素的影響效果進(jìn)行驗(yàn)證。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性,并進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所建立的風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。該模型能較好地表達(dá)振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)和電機(jī)激振系統(tǒng)之間的振動(dòng)耦合本質(zhì),以及基于葉片柔性連接的兩加載源之間的振動(dòng)耦合本質(zhì)。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電葉片 機(jī)電耦合 數(shù)學(xué)模型 數(shù)值仿真 疲勞加載試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-12
• 1.1.1 全球風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀9
• 1.1.2 風(fēng)電葉片的檢測(cè)9-12
• 1.2 兩加載源振動(dòng)耦合機(jī)理及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容和技術(shù)路線13-15
• 第二章 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)15-21
• 2.1 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試系統(tǒng)的組成15-16
• 2.2 主要參數(shù)的采集與處理方法16-19
• 2.3 控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載測(cè)試系統(tǒng)機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型與仿真模型21-36
• 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型與仿真模型21-31
• 3.1.1 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理21-22
• 3.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型22-24
• 3.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化24-28
• 3.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型28
• 3.1.5 Matlab/simulink軟件環(huán)境下電動(dòng)機(jī)的仿真模型28-31
• 3.2 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞振動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型31-35
• 3.2.1 振動(dòng)耦合系統(tǒng)的建模方法31-32
• 3.2.2 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)加載振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析32-34
• 3.2.3 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)加載振動(dòng)系統(tǒng)仿真模型34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載試驗(yàn)系統(tǒng)仿真分析36-48
• 4.1 不同因素對(duì)系統(tǒng)耦合過程的影響36-46
• 4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)條件下振動(dòng)系統(tǒng)的耦合過程36-38
• 4.1.2 不同電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下振動(dòng)系統(tǒng)的耦合過程38-39
• 4.1.3 不同初始相位差下振動(dòng)系統(tǒng)的耦合過程39-42
• 4.1.4 不同安裝位置下振動(dòng)系統(tǒng)的耦合過程42-45
• 4.1.5 兩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)振動(dòng)系統(tǒng)的耦合過程45-46
• 4.2 仿真試驗(yàn)結(jié)論46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)48-54
• 5.1 風(fēng)電葉片兩點(diǎn)疲勞加載試驗(yàn)裝置48-50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析50-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 總結(jié)54-55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士期間發(fā)表的科研成果59-60
• 致謝60

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