发明内容

(一)所要解决的技术问题

针对现有风力机叶片疲劳测试中，大都采用挥舞或摆振方向单方向加载，不能同时在叶片挥舞与摆振方向施加疲劳载荷，难以有效开展双轴疲劳测试，不能满足叶片实际运行情况下抗疲劳性能的评估这一问题。而叶片共振式双轴疲劳试验加载方法，则可有效评估叶片真实的抗疲劳性能。但要实现双轴疲劳测试，需要面对很多技术难题需要解决。其中，双方向同时加载下，挥舞摆振双方向振动响应之间的相位关系，会受到叶片挥舞、摆振方向阻尼的影响，导致实际测试中相位关系与所期望的相位关系有所差异。而这个差异的存在，将会造成疲劳测试结果不能满足所希望的测试目标。因此，有必要开发一种技术和方法，保证挥舞与摆振双方向疲劳测试中，实际测试中相位关系与所期望的相位关系保持一致。本方法通过对造成上述不一致的原因进行分析，发现导致问题的原因在于叶片挥舞方向与摆振方向的阻尼情况不同，因此，提出增加额外阻尼装置，并通过对阻尼值进行调整，从而实现实际测试中相位关系与所期望的相位关系相一致的目标。

(二)技术方案

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案为：

1、一种基于阻尼调节风力机叶片双轴共振式疲劳加载响应相位关系的方法，主要针对调节风力机叶片双轴共振疲劳加载情况下，由于挥舞与摆振方向阻尼情况差异导致的两个方向振动相位差不能满足实验要求的技术问题，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

SS1.将待测试风力机叶片安装在实验台架上，同时对叶片挥舞方向与摆振方向按照测试方案所要求的相应幅值、频率、相位的测试载荷进行载荷施加；

SS2.对叶片在挥舞、摆振方向振动的位移响应参数进行测量与记录；

SS3.经过一段初始振动，达到稳定振动时，将叶片挥舞与摆振方向位移振动参数的相位值记录下来，并根据步骤SS1中给出的载荷相位值，分别计算挥舞方向与摆振方向载荷与位移响应之间的相位差值，以及挥舞与摆振方向振动位移响应的相位差值；

SS4.由于叶片自身结构以及振动时周围空气的影响，在挥舞与摆振方向都存在着振动阻尼的影响，因此导致振动响应与振动载荷之间存在着一定的相位差，考虑到叶片大型化的趋势下，阻尼对该相位差的影响也不可忽略。而由于叶片在挥舞方向与摆振方向的振动阻尼有所不同，从而造成两个方向的阻尼对两个方向载荷与响应之间的相位影响亦不相同。因此最终导致，叶片振动情况下，挥舞与摆振方向两个振动位移响应之间的相位关系因阻尼的影响而无法提起准确预判，这导致实际测试中挥舞与摆振方向两个振动位移响应之间的相位关系与测试方案所预期两方向之间的相位差值会有所不同。因此，根据步骤SS3计算得到的相位差值，进行评估，比较两个方向振动响应之间的相位差值是否与测试方案所要求的相一致，如果一致，则无需进行调整，如不一致，需要进行后续调整；

SS5.对需要调整的情况，比较挥舞方向与摆振方向的振动位移的相位情况，判断是在挥舞方向还是摆振方向安装阻尼调节装置，所述阻尼调节装置用以增加或减少阻尼值，增加阻尼装置实现阻尼调节的原则是，如果希望在某一方向增大振动物体的相位值，则需在该方向增大阻尼，反之，如希望减少某一方向的相位值，则在该方向减小阻尼；

SS6.完成安装阻尼调节装置后，重新进行加载与测量，记录在安装阻尼调节装置后挥舞、摆振方向振动相位差值，根据测量结果，对阻尼调节装置的阻尼值进行调整，再重新进行测量与调节，直至挥舞、摆振方向振动相位差值满足测试方案的要求；

SS7.通过上述调节后，叶片在同时进行挥舞加载与摆振加载情况下，叶片在挥舞与摆振方向振动响应的相位差值将满足试验所希望的要求。

优选的，当需要增加某一方向的阻尼数值时，所述阻尼调节装置选择为在叶片上安装某个方向风阻较大的平板或类似结构体；当需要减少某一方向的阻尼数值时，所述阻尼调节装置选择为在叶片上安装某个方向具有流线型外形的装置。

进一步地，通过增减平板面积以调节阻尼数值的增加量，或通过增减流线型外外形面积以调节阻尼数值的减少量。

优选的，所述方法是为了解决叶片在挥舞摆振双方向同时施加疲劳载荷时，两个方向振动响应的相位差值不能满足测试方案所要求的情况下所开发的。

优选的，为了调节挥舞、摆振双方向加载情况下振动响应的相位差值，需要对未安装额外阻尼装置情况下的原始相位差进行测量，并根据该差值与测试方案的不同进行评估，选择在叶片哪个方向安装阻尼装置，以及阻尼装置是选用增大阻尼还是减少阻尼的装置。

优选的，为了达到满意的阻尼调节效果，需要在安装装置情况下，进行加载测试，验证阻尼装置的影响效果，并根据效果进行多次调整，直至满足测试方案的要求。

本发明基于阻尼调节挥舞摆振振动相位关系的方法，通过在挥舞或摆振方向上增加阻尼装置，改变某一方向的振动阻尼情况，使挥舞摆振两个方向的振动相位关系保持在所预期的数值，从而满足双方向疲劳加载的目标。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明基于阻尼调节挥舞摆振振动相位关系的方法具有如下明显的实质特点和显著优点：

现有行业在风力机叶片疲劳测试上大都采用单方向施加载荷，而在一些开展的双方向疲劳加载研究方面，尤其是采用共振激振的双方向疲劳加载研究与尝试方面，叶片在挥舞与摆振两个方向的振动相位关系难与控制，是制约着双方向疲劳加载在测试行业应用的一个瓶颈问题，本方法通过在挥舞或摆振方向上增加阻尼装置，改变某一方向的振动阻尼情况，使挥舞摆振两个方向的振动相位关系保持在所预期的数值，这为实现双方向疲劳加载目标的实现提供了一个关键的技术支撑。