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1.2试验次数的选取
为r使叶片的试验时间不能太长.也避免由于次数太少导致试验不能反映真实情况.一般确定试验次数为Ns=5×106~1x107次(根据船级社规范要求),试验的频率与叶片一阶挥舞频率相近,在该频率之下进行疲劳载荷的激振试验.这样在最长3-4个月就能够完成叶片疲劳试验。
1. 3疲劳载荷计算的关注点
将损伤最大的位置作为疲劳计算的关注点,为了便于计算与测试之间的相互关联.取损伤最大截面的叶片外层应变为疲劳计算的关注点.以便与测试结果对比.另外.通过有限元的计算可以分析外层应变与其他各层应变之间的差异。
2 叶片的疲劳损伤计算
2.1叶片的有限元模型
建立DF64A叶片疲劳损伤计算的叶片有限元模型.有限元网格划分如图2所示。最终的计算模型需要对叶片有限元模型进行复合材料铺层.并在叶根处施加固定支撑约束模拟叶片的工作状况。
2.2计算叶片的疲劳损伤最大作用系数
在叶尖施加挥舞、摆振和轴向三个方向的单位载荷.利用MSC.Patran软件计算出叶片有限元模型各个截面的应变值.引入Bladed软件计算得m的疲劳载荷谱(即Markov矩阵)计算得到疲劳载荷作用下叶片各截面的应变值.利用玻璃纤维复合材料疲劳损伤的计算理论.运用自编的Mat—lab软件计算并绘制出叶片各截面疲劳损伤的最大作用系数(见图3)。
从图3中可以看出.叶片13.5m截面主粱帽部分最容易产生疲劳破坏.根据叶片疲劳损伤的计算结果结合叶片13.5m截面的有限元网格.可进一步确定出叶片最易疲劳损坏的位置为13.5m截面吸力侧主梁帽中心位置靠近后缘100mm处的最外层纤维方向.于是可确定该位置为叶片疲劳试验危险截面的危险点(定义为疲劳载荷设计点),同时将该位置最外层的纤维方向应变作为设计疲劳试验载荷基准值.
由于本次疲劳试验采用单点单轴的加载试验方式进行挥舞方向试验.所以在确定疲劳载荷设计点之后,还需计算叶片在单位弯矩My作用下.该点的纤维方向应变值,以便进行疲劳载荷设计。
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