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风力机叶片表面应变的光纤光栅检测方法研究

王炳楷 孙文磊 王宏伟 武园园

王炳楷,孙文磊,王宏伟, 等. 风力机叶片表面应变的光纤光栅检测方法研究[J]. 机械科学与技术,2021,40(11):1741-1746 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200268
引用本文: 王炳楷,孙文磊,王宏伟, 等. 风力机叶片表面应变的光纤光栅检测方法研究[J]. 机械科学与技术,2021,40(11):1741-1746 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200268
WANG Bingkai, SUN Wenlei, WANG Hongwei, WU Yuanyuan. Study on Detection Method of Blade Surface Strain Wind Turbine With Fiber Bragg Grating[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(11): 1741-1746. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200268
Citation: WANG Bingkai, SUN Wenlei, WANG Hongwei, WU Yuanyuan. Study on Detection Method of Blade Surface Strain Wind Turbine With Fiber Bragg Grating[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(11): 1741-1746. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200268

风力机叶片表面应变的光纤光栅检测方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200268
基金项目: 国家自然科学基金项目(51565055)与新疆维吾尔自治区科技支疆项目(2017E0276)
详细信息
    作者简介:

    王炳楷(1993−),硕士研究生,研究方向为机械系统运行状态监测与故障诊断。497637149@qq.com

    通讯作者:

    孙文磊,教授,博士生导师,sunwenxj@163.com

  • 中图分类号: TKK511

Study on Detection Method of Blade Surface Strain Wind Turbine With Fiber Bragg Grating

  • 摘要: 以风力发电机叶片为研究对象,提出风力机叶片表面应变的光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)检测方法。通过数值模拟得到叶片表面应变分布规律,以此设计光纤光栅检测方法,并开展叶片表面应变检测实验。通过对实验结果和仿真数据进行对比、分析,验证所提检测方法的可行性与有效性。结果表明:光纤光栅传感器结构轻简、信噪比高;该检测方法能够实现快速准确地检测风力机叶片表面应变变化。
  • 图  1  叶片表面应变仿真计算结果

    图  2  FBG布设方案示意

    图  3  叶片表面应变检测现场

    图  4  光纤光栅传感单元结构

    图  5  光纤光栅布置现场

    图  6  加载前后叶片表面应变随时间变化

    图  7  应变沿展向分布

    图  8  载荷力对不同测点的应变影响曲线

    图  9  载荷位置对不同测点的应变影响曲线

    图  10  不同载荷情况对叶片调节时间的影响曲面

    表  1  风力机叶片参数

    密度/(kg·m−3)长度/m泊松比剪切弹性模量/MPa杨氏模量/MPa体积模量/MPa
    19502.380.225500134207988.1
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    表  2  叶片固有频率

    阶次12345
    频率/Hz7.3218.8927.6158.1682.73
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-02
  • 刊出日期:  2021-11-05

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