各位領(lǐng)導(dǎo)嘉賓下午好，我要分享的題目是：大型風(fēng)電葉片高可靠性關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用！

我們都知道近年來(lái)風(fēng)電葉片大型化趨勢(shì)在加速，目前葉片最長(zhǎng)是143米，預(yù)計(jì)到今年年底或者明年年初即將突破150米。隨著葉片越來(lái)越長(zhǎng)，柔的特性會(huì)越來(lái)越明顯，常規(guī)的方法和失效模式驗(yàn)證需要進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展。在葉片設(shè)計(jì)交合的時(shí)候，非線性、穩(wěn)定性考慮到葉片大變形是一種更合理的失效模式驗(yàn)證。另外在科技建模時(shí)，采用實(shí)體建模方式，考慮厚度發(fā)揮的影響是一種精細(xì)化的建模方式。實(shí)體建模也是后續(xù)分段葉片關(guān)鍵的應(yīng)用技術(shù)。

葉片越來(lái)越長(zhǎng)，風(fēng)場(chǎng)葉片掛機(jī)之后可能出現(xiàn)關(guān)節(jié)耦合現(xiàn)象，可能導(dǎo)致葉片的顫振。相對(duì)于常規(guī)葉片靜態(tài)和疲勞測(cè)試，建議大型葉片做一些復(fù)雜測(cè)試，比如說(shuō)扭轉(zhuǎn)、彎扭，更符合風(fēng)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的工況。另外葉片越來(lái)越長(zhǎng)，測(cè)試周期越來(lái)越久，例如120米葉片疲勞測(cè)試基本上超過(guò)12個(gè)月，所以我們也建議采用部件測(cè)試進(jìn)行局部區(qū)域測(cè)試和優(yōu)化，這樣可以大大縮短葉片設(shè)計(jì)的周期。另外，可以將部件測(cè)試和實(shí)體建模相結(jié)合，可以對(duì)特定區(qū)域缺陷進(jìn)行定性和定量的評(píng)估。

葉片越來(lái)越長(zhǎng)之后，它的質(zhì)量控制越來(lái)越難。相對(duì)于常規(guī)的解耦控制，采用全過(guò)程質(zhì)量控制可以實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)到面的質(zhì)量控制，能夠確保葉片所有區(qū)域，特別是隱蔽區(qū)域質(zhì)量滿(mǎn)足工藝的要求。相對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)方法，我們采用非線性穩(wěn)定性部件測(cè)試，可以確保長(zhǎng)柔葉片更高的可靠性。另外技術(shù)應(yīng)用還要和大型葉片風(fēng)場(chǎng)分析和葉片制造相應(yīng)分析結(jié)合，這樣更具有針對(duì)性。

我主要分享4個(gè)方面：長(zhǎng)柔葉片非線性穩(wěn)定性分析、實(shí)體建模與拉擠板部件測(cè)試、葉片附加測(cè)試、風(fēng)電葉片全過(guò)程質(zhì)量保證能力。

1、長(zhǎng)柔葉片非線性穩(wěn)定性分析

現(xiàn)行特征值穩(wěn)定性計(jì)算，線性穩(wěn)定性是以小位移小應(yīng)變的線彈性理論為基礎(chǔ)的，分析中不考慮結(jié)構(gòu)在受載變形過(guò)程中結(jié)構(gòu)構(gòu)形的變化。采用結(jié)構(gòu)初始剛度矩陣（K-λKG）x = 0，對(duì)于大變形結(jié)構(gòu)會(huì)過(guò)高的估計(jì)其失穩(wěn)載荷。

非線性穩(wěn)定性計(jì)算方法，考慮長(zhǎng)柔葉片大變形，迭代計(jì)算得到不同載荷狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)，繪制成載荷-位移曲線，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)極值失穩(wěn)載荷。

非線性穩(wěn)定性計(jì)算方法，N—R弧長(zhǎng)法將每次迭代結(jié)構(gòu)的載荷增量和位移增量都當(dāng)作未知量。通過(guò)約束方程將兩者聯(lián)系在一起，每次迭代求解該約束方程來(lái)獲得載荷增量，生成負(fù)的載荷增量，形成載荷-位移曲線。非線性分析采用每個(gè)載荷步的切線剛度矩陣和約束方程。

（圖示）這是整個(gè)計(jì)算方法的邏輯圖。

（圖示）這是80米葉片線性和非線性結(jié)果對(duì)比，中間的圖是結(jié)果。從中可以看到：非線性穩(wěn)定性在最小擺振方向的計(jì)算結(jié)果與線性穩(wěn)定性相比結(jié)果下降28%。隨著載荷的增加，載荷與變形已不再保持線性變化，后緣殼體開(kāi)始出現(xiàn)非線性面外變形。可能使后緣殼體結(jié)構(gòu)受載狀態(tài)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致受載失穩(wěn)。我們建議：80m以上葉片針對(duì)最小擺振進(jìn)行非線性屈曲計(jì)算；葉片設(shè)計(jì)過(guò)程中，主梁定位和寬度、腹板等發(fā)生變化時(shí)，建議增加最大揮舞工況的非線性計(jì)算。

2、實(shí)體建模與拉擠板部件測(cè)試

目前近百米葉片基本上都在應(yīng)用拉擠板，拉擠板的部件測(cè)試可以說(shuō)是葉片最重要的部件測(cè)試之一。常規(guī)我們進(jìn)行拉擠板部件測(cè)試主要是靜力測(cè)試和疲勞測(cè)試，除了部件測(cè)試還應(yīng)該將仿真和部件測(cè)試相結(jié)合。針對(duì)拉擠板主梁層間、葉片缺陷以及葉片結(jié)構(gòu)突變等區(qū)域，需考慮應(yīng)變/應(yīng)力的全三維狀態(tài)。傳統(tǒng)殼單元模型無(wú)法適用這些分析，需要建立對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型進(jìn)行分析。

實(shí)體單元模型，局部模型剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性評(píng)估；建模速度慢。局部穩(wěn)定性分析、局部位移分析、局部三維應(yīng)力應(yīng)變分析，特別是針對(duì)拉擠主梁的層間剪切以及芯材的面外應(yīng)力。通過(guò)預(yù)制局部缺陷對(duì)葉片中的缺陷進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估。包括但不限于：主梁層間開(kāi)裂及發(fā)白、脫粘、芯材開(kāi)裂等缺陷。可以按工藝設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行建模，能對(duì)結(jié)構(gòu)突變等區(qū)域的應(yīng)力集中進(jìn)行詳細(xì)分析。

實(shí)體建模，對(duì)于葉片中的重要截面以及失效截面，采用實(shí)體模型進(jìn)行分析；可以對(duì)結(jié)構(gòu)變化區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)分析。對(duì)比分析實(shí)體單元與殼單元應(yīng)力應(yīng)變差異以及拉擠板層間應(yīng)力、粘接劑面外應(yīng)力等。

我們也做了殼單元和實(shí)體建模的差異，圖中可以看到：主梁差異較小：4.56%。后緣UD差異：19.49%。芯材倒角區(qū)域殼體：35.72%。我們建議大型葉片關(guān)鍵區(qū)域要開(kāi)展部件測(cè)試，并且將部件測(cè)試和仿真進(jìn)行結(jié)合，這些關(guān)鍵區(qū)域包括了拉擠板主梁體系、后緣結(jié)構(gòu)體系、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如C形口。另外建議公差實(shí)體建模影響分析。

3、葉片附加測(cè)試

我們知道葉片在批量生產(chǎn)之前應(yīng)完成全尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，以驗(yàn)證其設(shè)計(jì)、制造的合理性、可靠性與一致性。常規(guī)測(cè)試包括：葉片質(zhì)量、重心和頻率測(cè)試，葉片靜力測(cè)試，葉片疲勞測(cè)試，葉片疲勞后靜力測(cè)試。我們建議長(zhǎng)柔葉片進(jìn)行-附加測(cè)試，葉片扭轉(zhuǎn)測(cè)試，葉片彎扭測(cè)試

葉片截面屬性測(cè)試，修正計(jì)算模型，更符合實(shí)際運(yùn)行工況。

扭轉(zhuǎn)測(cè)試，葉片越來(lái)越長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)影響越來(lái)越大；驗(yàn)證扭轉(zhuǎn)剛度，驗(yàn)證葉片設(shè)計(jì)參數(shù)是否準(zhǔn)確。在葉中或者葉尖區(qū)域施加扭矩，測(cè)量葉片對(duì)應(yīng)截面的扭轉(zhuǎn)剛度，對(duì)Bladed模型扭轉(zhuǎn)剛度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正，獲得更精葉片計(jì)算模型。

（圖示）這是百米葉片的扭轉(zhuǎn)測(cè)試。

彎扭測(cè)試，長(zhǎng)柔葉片實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中彎扭耦合現(xiàn)象更為突出，可能造成葉片掃塔或者發(fā)生顫振。在靜力加載過(guò)程中通過(guò)偏心加載來(lái)產(chǎn)生彎扭測(cè)量彎曲變形和扭轉(zhuǎn)角度以及應(yīng)變。對(duì)Bladed模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正，以便更準(zhǔn)確的反映葉片在不同載荷下的響應(yīng)。

截面屬性測(cè)試，葉片截面屬性理論值存在一定偏差，大型葉片建議驗(yàn)證葉片理論參數(shù)的準(zhǔn)確性，修正葉片截面相關(guān)屬性。

4、風(fēng)電葉片全過(guò)程質(zhì)量保證能力

隨著葉片越來(lái)越大，特別現(xiàn)在降本的壓力越來(lái)越大，葉片的安全余量越來(lái)越小，對(duì)于敏感性越來(lái)越高。另外葉片本身存在粘接等隱蔽質(zhì)量缺陷，這些隱蔽質(zhì)量是非運(yùn)輸復(fù)合材料，檢測(cè)手段也是有限的。所以想要生產(chǎn)一個(gè)高可靠性的大型風(fēng)電葉片也是越來(lái)越難了，我們可以采用全面的質(zhì)量保證能力和高要求工藝設(shè)計(jì)，通過(guò)局部有限區(qū)域見(jiàn)證和專(zhuān)項(xiàng)質(zhì)量保證能力，確保所有區(qū)域符合工藝要求。并且在生產(chǎn)過(guò)程中保證質(zhì)量保證能力和工藝要求與生產(chǎn)一致，另外還要將風(fēng)場(chǎng)失效原因分析和缺陷分析相結(jié)合，進(jìn)行更精準(zhǔn)的防控措施。

根據(jù)以上邏輯，北京鑒衡認(rèn)證邏輯推出了風(fēng)電葉片全過(guò)程質(zhì)量保證統(tǒng)一認(rèn)證，通過(guò)對(duì)葉片生產(chǎn)基地的高要求、先進(jìn)性及專(zhuān)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)的質(zhì)量保證能力，線上生產(chǎn)管控等情況，對(duì)葉片生產(chǎn)基地進(jìn)行一個(gè)量化的分析。

以上就是我的匯報(bào)，謝謝！