含裂纹损伤叶片在切变来流下的应力耦合性分析

作者：焦念鹏; 宋力^*; 陈永艳; 焦晓峰; 冯瑞; 田瑞

来源：太阳能学报, 2023, 44(01): 203-210.

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0800

• 风力机叶片
• 裂纹
• 应力分析
• 切变流
• 无人机检测

针对含裂纹损伤风力机在运行过程中产生的失效现象，将切变来流作为入口条件，基于流固耦合原理，分析含不同形式裂纹损伤的风力机叶片应力分布规律。通过无人机现场实验得知，裂纹主要集中于叶根（r/R=0.10截面）和叶中（r/R=0.50截面）后缘部位。单叶片在30°方位角时应力最大，额定风速下分布于叶根的裂纹受力最大，为33.34 MPa。强风风速下分布于叶中的裂纹受力最大，为44.31 MPa。重力载荷主要影响叶根部位的受力，气动载荷则主要作用于叶中，风速越大，叶中部位的裂纹越容易产生扩展。同时，沿弦向分布的裂纹，其扩展趋势最强。对于叶根处裂纹而言，若使叶片产生失效，裂纹长度需达到弦长的1/2、深度需达到叶片厚度的1/2；对于叶中处裂纹而言，若使叶片产生失效，裂纹长度需达到弦长的3/8、深度需达到叶片厚度的1/3。

• 单位
  内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司; 内蒙古工业大学