(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210898212.0 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 沈阳工业大 学 地址 110870 辽宁省沈阳市沈阳 经济技术 开发区沈辽西路1 11号 (72)发明人 李慧　周勃　张雪岩　俞方艾　 包洪兵　 (74)专利代理 机构 沈阳亚泰专利商标代理有限 公司 21107 专利代理师 邵明新 (51)Int.Cl. G06Q 10/00(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 一种风力机叶片主梁分层损伤的定量化修 复决策方法 (57)摘要 本发明属于风力机叶片技术领域， 尤其涉及 一种风力机叶片主梁分层损伤的定量化修复决 策方法。 其解决了现有技术空白， 突破风力机叶 片主梁修复决策实施的技术难题。 包括： 步骤1、 针对风力机叶片主梁分层损伤， 建立叶片剖面铺 层结构的矩形单元， 计算剖面刚度等结构特性； 步骤2、 建立叶片主梁分层损伤对全尺寸叶片叶 尖变形影 响程度的量化计算方法； 步骤3、 建立多 修复参数量化搭配的试验研究方法， 计算修复成 本； 步骤4、 建立修复决策分段函数表达模型， 确 定4种修复决策的定量 化方法。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115169615 A 2022.10.11 CN 115169615 A 1.一种风力机叶片主梁分层损伤的定量 化修复决策 方法， 其特 征在于： 包括： 步骤1、 针对风力机叶片主梁分层损伤， 建立叶片剖面铺层结构的矩形单元， 计算剖面 刚度等结构特性； 步骤2、 建立叶片主梁分层损伤对 全尺寸叶片叶尖变形影响程度的量 化计算方法； 步骤3、 建立多修复参数量 化搭配的试验研究方法， 计算 修复成本； 步骤4、 建立 修复决策分段函数表达模型， 确定4种修复决策的定量 化方法。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述风力 机叶片主梁分层损伤的分层位于 叶片主梁层合板层 间或表面， 分层在几何特征定义上为分层展向位置、 分层宽度和分层深 度， 分层区域的铺 层不参与结构特性计算。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 所述计算剖面刚度等结构特性包括： 步骤1.1、 叶片结构剖面为翼型形状， 将翼型几何外形按照等分法离散为200个坐标点 用于计算铺 层刚度特性； 步骤1.2、 以翼型剖面两个相邻的几何坐标点作为矩形单元长度段， 采用h1代表为第1层 蒙皮层厚度后定义为第i个矩形单元， i＝1， 2 …N， N定义为剖面最多单元数， 翼型剖面划分 为200个坐标点后将抽样出N＝199个矩形单元， 定义矩形单元长边与剖面弦长方向的夹角 θ； 此时， 第i个矩形单元ABCD点坐标为D(Z[i],Y[i]),C(Z[i+1],Y[i+1]),A(Z'[i],Y' [i]),B(Z'[i+1],Y'[i+1])； 其中， 顶点C和D坐标由翼型剖面几何外形直接提取； 矩形单元顶点A坐标计算 为Z'[i]＝Z[i] ‑h1*cosθ， Y′[i]＝Y[i]+h1*sinθ， 顶点B坐标计算 为Z'[i+1]＝Z[i+1] ‑h1*cosθ， Y'[i+1]＝Y[i+1]+h1*sinθ； 步骤1.3、 计算矩形 单元对挥舞摆 振坐标系的二阶惯性矩： 式中， ΔZ'＝h1*cosθ， ΔY'＝h1*sinθ； 步骤1.4、 计算第1层蒙皮层的二阶惯性矩为 其他铺层的矩形 单元的算法， 与第1层蒙皮铺 层的算法相同； 步骤1.5、 计算叶片剖面的结构刚度EIZZ＝∑(EjIZZj)， EIYY＝∑(EjIYYj)， 式中， j代表叶 片结构中第j种材料， j＝1， 2 …M， M定义为剖面最多选材数量； Ej为j材料的纤维方向弹性模 量， 如环氧0 °单向布E＝40GPa， ±45/0°环氧三轴布E＝28GPa， ±45°环氧双轴布E＝14GPa； EIZZ代表剖面挥舞刚度， EIYY代表剖面摆 振刚度。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 建立叶片主梁分层损伤对全尺寸叶片叶尖 变形影响程度的量 化计算方法包括： 步骤2 .1 ， 根据剖面弯矩、 挥舞刚度、 摆振刚度计算第s个剖面的曲率为 ：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169615 A 2s＝1， 2…L， L定义为沿叶片展长方向离散的最多剖面数； 式中， My为 绕挥舞摆 振坐标系y轴的挥舞弯 矩， Mz为绕挥舞摆 振坐标系z轴的摆 振弯矩； 步骤2.2， 计算第s个剖面曲率： 式中， β 为剖面弦长相对叶尖弦长的扭角； 步骤2.3， 叶片剖面累积转角计算 为： 式中， 第1个叶根剖面的 及 x为叶片展长方面离散的剖面展长， xs为第s个 叶片剖面的展长， xL为叶片展向总长； 步骤2.4， 叶片剖面累积变形计算 为： 式中， 第1个叶根剖面的 及 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3 中， 建立多修复参数量化搭配的 试验研究方法， 计算 修复成本包括： 步骤3.1， 制备试件长度为420 ‑600mm， 试件宽度为50mm， 搭接宽度为80mm和100mm， 搭接 面数量为1、 2、 3， 补强层数为0、 1、 2、 搭接方式为双搭接和单搭接， 补强方式为单侧和双侧的 多组单向板修复试件， 试件规格如下： 步骤3.2， 所有试件开展拉伸试验， 根据不同试样规格， 分别在阶梯型搭接区域、 母板和 补片位置， 布置应变片， 统计修复试样的拉伸试验性能， 验证多修复参数量化搭配对试样整 体破坏载荷的影响规 律， 由试验确定；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169615 A 3