(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 202211066824.X (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 沈阳工业大 学 地址 110870 辽宁省沈阳市经济技 术开发 区沈辽西路1 11号 (72)发明人 周勃　徐伟轩　俞方艾　李晖　 张雪岩　包洪兵　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/18(2006.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的 寿命预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种含缺陷风电叶片主梁在 随机载荷作用下的寿命预测方法， 针对带有褶皱 缺陷的风力机叶片， 对叶片载荷的随机变化情况 进行全面考虑， 实现了更为接近真实情况下的风 力机叶片主梁寿命预测， 大大提高了疲劳寿命预 测的准确度。 本发明以带有褶皱缺陷的叶片材料 S‑N曲线为基础， 将承受应力幅值和应力均值共 同作用的疲劳寿命看作二元函数， 提出修正的 Miner准则进行损伤累积的评估， 从而建立随机 载荷下实际风力机叶片疲劳寿命 预测模型， 实现 叶片寿命预测。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115392040 A 2022.11.25 CN 115392040 A 1.含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 获取风力机运行中各风速下的相关数据， 并按照风速进行 数据划分； 步骤2： 根据各风速下的相关数据中的最大应力和失效循环数， 均采用最小二乘法拟合 求解S‑N曲线； 步骤3： 根据最大应力值 求解各风速下相应的应力幅值和应力均值； 步骤4： 根据应力幅值计算联合 概率密度； 步骤5： 根据应力幅值和应力均值计算获得风力机 叶片的随机载荷作用下循环应力与 疲劳寿命的广义S ‑N曲线方程； 步骤6： 根据广义S ‑N曲线方程， 建立应力幅值和应力均值共同作用下的疲劳寿命二元 函数， 并采用修 正的Miner准则进行损伤累积评估， 预测获得叶片疲劳寿命。 2.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其 特征在于， 步骤2中求 解S‑N曲线公式为： Smax＝AlgN+B 其中， Smax为最大应力； N 为疲劳寿命； A、 B分别为叶片材 料参数。 3.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其 特征在于， 应力幅值计算公式为： 其中， Sa为应力幅值； Smax为最大应力； R＝Smin/Smax， Smin为各风速下最小应力； 应力均值计算公式为： Sm为应力均值。 4.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其 特征在于， 联合 概率密度公式为： 其中， Sa为应力幅值； 为应力幅值平均值； 为应力幅值标准差； Sm为应力均值； 为应力均值平均值； 为应力均值标准差 。 5.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其 特征在于， 建立以应力幅值Sa和应力均值Sm为自变量的随机载荷作用下带有褶皱缺陷的叶 片材料的循环应力S与疲劳寿命N的广义S ‑N曲线方程， 广义S ‑N曲线方程表达式为： 其中， Sa为应力幅值； Sm为应力均值； R＝Smin/Smax， Smin为各风速下最小应力； A、 B分别 为 叶片材料参数； N 为疲劳寿命； Su为风力机叶片的随机载荷作用下循环应力。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115392040 A 26.根据权利要求1所述的含缺陷风电叶片主梁在随机载荷作用下的寿命预测方法， 其 特征在于， 步骤6的具体过程 为： 步骤61： 根据 广义S‑N曲线方程获得 单个循环周期内引起的疲劳损伤函数， 表达式为： N为疲劳寿命； Sa为应力幅值； Sm为应力均值； 步骤62： 基于修正的Miner准则， 根据单个循环周期内引起的疲劳损伤函数和联合概率 密度计算各风速下 经历若干次循环应力引起的疲劳累积损伤， 表达式为： 其中， D(n)表示各风速下经历n次循环应力引起的疲劳累积损伤； D(1)表示疲劳损伤函 数； f(Sa,Sm)为联合概率密度； 步骤63： 对所有风速下的疲劳累积损伤进行求和， 获得风力 机叶片的疲劳寿命， 表达 式 为： Y表示疲劳寿命； D表示 疲劳累积损伤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115392040 A 3