2-2 长柔叶片可靠性技术保证-全过程质量控制-公开发布版.pdf

1、长柔叶片可靠性技术保证-全过程质量控制诚 信进 取创 新协 同北京鉴衡认证中心 范海光 CONTENTS目目 录录背景背景01可靠性技术保证可靠性技术保证-设计阶段设计阶段可靠性技术保证可靠性技术保证-制造阶段制造阶段可靠性技术保证可靠性技术保证-运输、吊装阶段运输、吊装阶段02030405全过程质量控制全过程质量控制背景01背景背景 随着风电行业追求更高的发电效率和更低的度电成本，大型风电叶片逐渐呈现“长”“柔”特点，设计趋势是“轻量化轻量化”和“高载荷高载荷”，这直接导致了设计安全裕度设计安全裕度降低降低，由此将原本由设计设计承担的“安全缓冲”转移到了制造环节制造环节，使得制造过程的敏感性

2、、复杂性和制造风险急剧上升。敏感性复杂性制造风险（隐蔽性）背景背景大型叶片制造越来越难大型叶片制造越来越难 工厂：工厂：劳动密集型劳动密集型，受人员能力和变动影响较大，新工厂产品质量普遍较差；工艺：工艺：真空灌注+粘接，隐蔽质量隐蔽质量（灌注和粘接）；叶片结构越来越复杂越来越复杂，定位不准确（多腹板+后缘腹板+钝尾缘）。布层划伤腹板下压定位偏差背景背景螺栓套空腔主梁褶皱拉挤主梁叶片甩出拉挤板污染UD楔形块与泡沫条台阶新的制造问题-隐蔽性02可靠性技术保证-设计阶段可靠性技术保证可靠性技术保证-设计阶段设计阶段一、模型精度背景：90+叶片，风场运行0.5年 失效形式：叶尖后缘区域裂纹、开裂原因分

3、析：后缘使用四面体建模（稳定，带来额外刚度），设计偏激进（后缘刚度不真实），后缘稳定性不足（未满足相关要求）。线性屈曲Case01Case02单元类型屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差四面体网格1.8-1.978-六面体网格1.347-25.16%1.554-21.44%可靠性技术保证可靠性技术保证-设计阶段设计阶段后缘模型的处理后缘模型的处理 针对后缘稳定性计算，建议按设计建立对应芯材倒角比例芯材倒角比例 针对后缘失稳区域，建议进行局部网格无关性验证局部网格无关性验证，加密网加密网格与分析网格格与分析网格之间稳定性计算结果差异应不超过5%不建议使用等效腹板替代后缘粘接倒角比例的影响Case01

4、（2.04）Case02Case03倒角比例屈曲因子 相对误差 屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差按设计倒角比例1.961-1.986-1.915-按某倒角比例2.1137.75%2.084.73%2.0969.45%按不带倒角比例2.1429.23%2.1819.82%2.15812.69%一、模型精度可靠性技术保证可靠性技术保证-设计阶段设计阶段二、面外变形背景：90+叶片，风场运行0.5年 叶片前缘弦向裂纹、小腹板起始位置发白原因分析：面外变形（呼吸效应）超过允许值-1500-1000-5000500100015002000-5005001500250035004500SS-ORSS-De

5、fPS-ORPS-Def+摆振受载下的截面变形；后缘壳体均是向外变形，在疲劳循环载荷作用下，就会形成就会形成“呼吸效应呼吸效应”；在实际工程应用中应重点关注这种正向面外变形，尽量避免面外变形的极值出现在重要截面或易发生失效的位正向面外变形，尽量避免面外变形的极值出现在重要截面或易发生失效的位置置-40-30-20-100102030405001020304050607080PS-MaxSS-Min相对变形可靠性技术保证可靠性技术保证-设计阶段设计阶段二、面外变形失效型式与失效机理多样失效型式与失效机理多样：基于平面应力的分析方式无法准确分析面外变形带来的三维应力，特别是一些面外拉伸应力以及局部

6、区域的面外剪切应力。主梁体系的失效面外变形引起主梁粘接开裂以及主梁边缘与芯材交界处出现裂纹，特别主梁与芯材之间倒角较大或存在富树脂梁边芯材开裂主梁粘接开裂辅梁体系的失效面外变形引起的层间拉伸应力S33导致辅梁区域分层以及粘接失效；常见的面外变形失效；局部的加强不能完全解决问题，降低整个截面面外变形后缘梁体系的失效面外变形可能引起后缘粘接开裂，如果面外局部较大值出现在后缘芯材与UD倒角区域，可能产生较大层间剪切，出现开裂。-2000-1500-1000-5000500100015002000-5045095014501950245029503450395044504950545059506450