【正文】 e 1 FxBlade 1 FyBlade 1 Fz [N]Time [s]500001000001500000500001000001500002000002500003000003500000100200300400500600圖311葉根在X、Y、Z方向的力e:\dengxinli\ [Run 39。]Blade station radius = mBlade 1 MxBlade 1 MyBlade 1 Mz [Nm]Time [s]50000010000001500000200000005000001000000150000020000000100200300400500600圖312葉根在X、Y、Z方向的力矩圖311和圖312表明：在極端風(fēng)況下，當(dāng)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時(shí)，葉片根部的載荷圍繞一個(gè)數(shù)值上下波動(dòng)。在極限工況下，最能考驗(yàn)葉片的材料選擇、翼型設(shè)計(jì)及制造工藝的合理性及葉片的綜合抗破壞能力，同時(shí)葉根處的載荷狀況對(duì)葉根與輪轂?zāi)芊窨煽柯?lián)接提出了要求。選取風(fēng)力機(jī)典型工況——正常風(fēng)況和極端風(fēng)況，計(jì)算兩種工況下的葉片各截面及葉根處載荷，并對(duì)輸出的載荷譜加以分析，得出結(jié)論：兩種工況下，葉根處受力最大，擺振方向彎矩最大；極限工況下，葉片最易在葉根一側(cè)1/3葉片長(zhǎng)度附近位置發(fā)生斷裂破壞，且葉根在擺振方向彎矩波動(dòng)劇烈，說(shuō)明此時(shí)的葉片和整個(gè)風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)在極限工況的影響下振動(dòng)很大。針對(duì)這一情況，結(jié)合某風(fēng)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)葉根附近的載荷特性做進(jìn)一步研究，為后面研究葉根連接提供更可靠的理論依據(jù)。測(cè)量從100%（正揮舞方向新載荷和老載荷）卸載到80%、60%、40%直至全部卸載時(shí)葉片前緣、后緣、工作面主梁、氣動(dòng)面主梁、氣動(dòng)面蒙皮、工作面蒙皮、左右腹板的局部應(yīng)變和葉片10個(gè)位置的實(shí)際變形。正擺振、正揮舞、負(fù)揮舞方向及葉片不同的位置測(cè)試點(diǎn)的位置確定分別如表41，表42所示：表41正擺振方向測(cè)量測(cè)點(diǎn)位置及通道數(shù)前緣通道序號(hào)距葉根距離應(yīng)變片類型1單向應(yīng)變片21單向應(yīng)變片32單向應(yīng)變片43單向應(yīng)變片54單向應(yīng)變片66單向應(yīng)變片78單向應(yīng)變片810單向應(yīng)變片后緣9單向應(yīng)變片10單向應(yīng)變片11單向應(yīng)變片12單向應(yīng)變片13單向應(yīng)變片14單向應(yīng)變片15單向應(yīng)變片16單向應(yīng)變片氣動(dòng)面蒙皮17 18 1945o應(yīng)變花20 21 2245o應(yīng)變花23 24 2545o應(yīng)變花26 27 2845o應(yīng)變花工作面蒙皮29 30 3145o應(yīng)變花32 33 3445o應(yīng)變花35 36 3745o應(yīng)變花38 39 4045o應(yīng)變花上腹板41 42 4345o應(yīng)變花44 45 4645o應(yīng)變花47 48 4945o應(yīng)變花下腹板50 51 5245o應(yīng)變花53 54 5545o應(yīng)變花56 57 5845o應(yīng)變花表42正負(fù)揮舞方向測(cè)量測(cè)點(diǎn)位置及通道數(shù)氣動(dòng)面主梁通道序號(hào)距葉根距離應(yīng)變片類型1單向應(yīng)變片2單向應(yīng)變片3單向應(yīng)變片4單向應(yīng)變片5單向應(yīng)變片6單向應(yīng)變片7單向應(yīng)變片8單向應(yīng)變片9單向應(yīng)變片工作面主梁10單向應(yīng)變片11單向應(yīng)變片12單向應(yīng)變片13單向應(yīng)變片14單向應(yīng)變片15單向應(yīng)變片16單向應(yīng)變片17單向應(yīng)變片18單向應(yīng)變片氣動(dòng)面蒙皮19 20 2145o應(yīng)變花22 23 2445o應(yīng)變花25 26 2745o應(yīng)變花28 29 3045o應(yīng)變花工作面蒙皮31 32 3345o應(yīng)變花34 35 3645o應(yīng)變花37 38 39 45o應(yīng)變花40 41 4245o應(yīng)變花上腹板43 44 4545o應(yīng)變花55 56 5745o應(yīng)變花58 59 6045o應(yīng)變花下腹板61 62 6345o應(yīng)變花64 65 6645o應(yīng)變花67 68 6945o應(yīng)變花本文以正擺振為例，確定的加載工況如表43所示：表43正擺振加載工況載荷加載點(diǎn)距葉根距離(m)理論載荷（N）試驗(yàn)加載（N）試驗(yàn)加載/理論載荷%工況40%118103228983329943710260%1181082281003329543710180%11848500992281003329843794100%118100228100332102437100 將試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與軟件計(jì)算得出數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，加載過(guò)程的數(shù)據(jù)如表44和表45所示：表44前后緣理論和實(shí)測(cè)應(yīng)變值前緣通道序號(hào)距葉根距離（m）40%加載60%加載80%加載100%加載理論應(yīng)變（181。2）181。1%理論應(yīng)變（181。2）181。1%理論應(yīng)變（181。2）181。1%理論應(yīng)變（181。2）181。1%159232555887437491183624531479754512662673102994103510413251394105165617061033395510111061432149010419102050107238726581114117712961101765186110523542455104294231361075610167877815231144752031150574253918887467927539511871089921583148694197919329879534812152801120015010681602150133520071508676629931015896881353125092169116259691257049286856720841141970851426129591后緣102001346730018662400243615003156311117896582176614168023551853792944233679123102197696153214779620421968962553255210013744830112111510019014871331891859185610014676194812511411412124152218651231902242312715648826127972123812712961638126162021401321695926961188871093123118314411221479187212717651763117977116311913021509116162819441191812732738101109811671061464156210718302041112表45 氣動(dòng)面、工作面蒙皮理論和實(shí)測(cè)應(yīng)變值 通道序號(hào)　距葉根距離（m）應(yīng)變花方向　40%加載60%加載80%加載100%加載理論實(shí)測(cè)應(yīng)變（181。2）理論實(shí)測(cè)應(yīng)變（181。2）應(yīng)變（181。1）應(yīng)變（181。1）氣動(dòng)面蒙皮356水平32237348257464375380497336 45176。3548153947709688886043垂直7620115151153211191192工作面蒙皮476水平57247485772911439841429129548 45176。9836514751419664724578955垂直62548193873512501029156313921．正擺振前緣應(yīng)變曲線比較分析正擺振前緣試驗(yàn)的應(yīng)變曲線與仿真計(jì)算得到的應(yīng)變曲線分別如圖4圖42所示：圖41 不同載荷下前緣實(shí)測(cè)應(yīng)變曲線圖42 不同載荷下前緣仿真應(yīng)變曲線圖41和圖42表明，前緣的實(shí)測(cè)應(yīng)變和理論應(yīng)變曲線變化規(guī)律類似；各點(diǎn)的實(shí)測(cè)壓應(yīng)變值最大在4通道處，理論壓應(yīng)變值最大也在4通道處， m附近。3．正揮舞氣動(dòng)面主梁應(yīng)變曲線比較分析正揮舞氣動(dòng)面主梁試驗(yàn)的應(yīng)變曲線與仿真計(jì)算得到的應(yīng)變曲線分別如圖4圖46所示：圖45 正揮舞氣動(dòng)面實(shí)測(cè)應(yīng)變曲線 圖46 正揮舞氣動(dòng)面仿真應(yīng)變曲線圖45和圖46表明：氣動(dòng)面主梁實(shí)測(cè)和理論應(yīng)變值曲線變化規(guī)律接近一致；圖45的最大壓應(yīng)變發(fā)生在13通道處，圖46的最大壓應(yīng)變發(fā)生在12通道處，即沿展向距離葉根19 m處。由圖44448顯示，葉片加載100%老載荷時(shí)，正揮舞的氣動(dòng)面和工作面主梁上各測(cè)試點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)變值要遠(yuǎn)小于其理論應(yīng)變值。5．負(fù)揮舞氣動(dòng)面主梁應(yīng)變曲線比較分析負(fù)揮舞氣動(dòng)面主梁試驗(yàn)的應(yīng)變曲線與仿真計(jì)算得到的應(yīng)變曲線分別如圖4圖410所示：圖49 負(fù)揮舞不同載荷下氣動(dòng)面主梁實(shí)測(cè)應(yīng)變曲線圖410負(fù)揮舞不同載荷下氣動(dòng)面主梁仿真應(yīng)變曲線圖49和圖410表明，氣動(dòng)面主梁的實(shí)測(cè)應(yīng)變和理論應(yīng)變曲線變化規(guī)律接近一致；圖49的最大拉應(yīng)變發(fā)生在12通道處，圖410的最大拉應(yīng)變也發(fā)生在12通道處，即沿葉展方向距離葉根19 m處。 對(duì)比分析結(jié)論（1）正擺振試驗(yàn)，前緣實(shí)測(cè)應(yīng)變值和理論應(yīng)變值相差不大，曲線變化規(guī)律接近一致， m附近；后緣各點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)變值和理論應(yīng)變值曲線變化規(guī)律類似，拉應(yīng)變最值發(fā)生在沿展向距離葉根19 m附近。（3）負(fù)揮舞試驗(yàn)，氣動(dòng)面主梁實(shí)測(cè)應(yīng)變值和理論應(yīng)變值曲線變化規(guī)律接近一致，最大拉應(yīng)變發(fā)生在展向距離葉根19 m處；工作面主梁實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論應(yīng)變曲線變化規(guī)律類似，壓應(yīng)變最大值發(fā)生在沿展向距離葉根19 m處。（4）正揮舞試驗(yàn)中，在葉片加載到100%老載荷時(shí)，氣動(dòng)面蒙皮有三處發(fā)生折痕，但主梁完好。（5）在正揮舞驗(yàn)證90%老載荷試驗(yàn)中，葉片氣動(dòng)面與工作面主梁測(cè)試應(yīng)變值與理論應(yīng)變值曲線變化規(guī)律接近一致，最大拉壓應(yīng)變均發(fā)生在展向距離葉根22m附近。本章對(duì)葉片強(qiáng)度試驗(yàn)方案作了簡(jiǎn)單的闡述，對(duì)各工況應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)布置及載荷的加載方法進(jìn)行了說(shuō)明，分別加載設(shè)計(jì)載荷的40%、60%、80%、100%，將各工況下得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與上一章Bladed軟件計(jì)算的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果證明：實(shí)驗(yàn)與理論得出的葉片及葉根附近載荷及應(yīng)變變化規(guī)律類似，且最大應(yīng)變產(chǎn)生位置相同或接近。5 葉根聯(lián)接失效及新型螺栓設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中葉片與輪轂或者變槳軸承的聯(lián)接，均采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。因此，對(duì)螺栓個(gè)體的質(zhì)量要求更高，對(duì)高強(qiáng)度螺栓的斷裂失效類型與特征分析進(jìn)行研究顯得更加重要。高強(qiáng)度螺栓疲勞斷裂失效多為螺栓螺紋部分從受力算起的第一扣旋合螺紋處，為改善螺紋牙載荷分布不均，降低螺紋根部應(yīng)力集中，提出了一種新的螺紋形式，在高強(qiáng)度螺栓標(biāo)準(zhǔn)螺紋上添加小錐度螺紋?？傮w來(lái)看主要有以下幾種斷裂失效形式如下表。由于這種失效形式預(yù)先沒(méi)有明顯征兆，因此，其危害是相當(dāng)大的。當(dāng)螺栓與螺母進(jìn)行配合時(shí)，會(huì)使得應(yīng)力集中度進(jìn)一步的提高。此此之外螺栓頭部和桿部交接處的位置應(yīng)力集中度也相當(dāng)?shù)母摺21]脆性斷裂的斷口附近不但沒(méi)有明顯的塑性變形，而且沒(méi)有剪切唇。在強(qiáng)光線下轉(zhuǎn)動(dòng)可以清楚是看到有發(fā)光的小平面。[22]在斷口上觀察到放射狀撕裂棱線時(shí)，其取向是判斷斷裂起源區(qū)及裂紋走向的依