北京鑒衡認證中心有限公司葉片認證工程師王欣榮在設計優(yōu)化運維專場做了題為《葉片疲勞試驗加載方案優(yōu)化方法的研究》的演講。以下為演講內容實錄：

北京鑒衡認證中心有限公司葉片認證工程師王欣榮
 

　　葉片全尺寸疲勞試驗根據IEC61400—23標準，葉片型式試驗中應該包括疲勞試驗。目前國內大多數的葉片廠商采用的多電配重等幅共振方法進行。這種方法技術難度不是太高，實現(xiàn)起來比較簡單。

 

　　實驗的一個基本目標是在特定的區(qū)域內，讓實驗載荷達到預先的目標載荷。同時限定整個全葉片的超載情況。如果超載過高的話會導致葉片的不可預期的損壞。疲勞試驗耗時比較長，所以要求在盡可能短的時間內完成疲勞試驗，根據標準的要求。

 

　　對于葉片疲勞試驗的方案設計，我們采用的有限元梁模型以及諧響應分析方法，在特定頻率下葉片試驗彎矩的設計由梁各截面的中心位置、主軸方向、線密度、扭轉剛度和基于主軸的彎曲剛度。這些都可以來自葉片的模型。采用這種模型計算的話，一個算力大約算一次2—3秒就可以算出來。

 

　　下面針對不同的設計參數做一下參數討論，現(xiàn)在第一組情況是單純一個激振點，沒有配重點的情況下，激振點的位置對超載比例和負載區(qū)域的影響，這里面重量越重，位置越遠離葉根，在不同的位置上影響效果，對參數的敏感性不一樣。這個是激振點位置和重量對于覆蓋區(qū)域的影響，這兩個曲面中間夾持的區(qū)域使實驗載荷能夠大于目標載荷，滿足實驗要求?；究闯鲞@幾張圖都是相對單調的關系，參數的大小關系相對比較明確。

 

　　下面討論一個激振點，然后后面跟著一個配重點的方式。同樣是先討論配重點位置和激振點位置對超載比率和超載區(qū)域的一個影響曲面。可以看出從負的超載系數到超載150%這個范圍的變化還是挺明顯的。但是激振點如果靠近葉根的話，配重點的位置對于超載的影響就不是太敏感了。

 

　　下面是配重重量和激振重量對于超載系數以及覆蓋區(qū)域的影響?；旧洗_定是一個單調的關系，現(xiàn)在討論配重點更靠近葉根，隨后是激振點。當激振點靠近葉根的時候，配重點的影響比較小，就是參數不敏感，包括超載比例的影響都不敏感。

 

　　這個是同一種配置方式，配重點重量和激振點重量，對于超載系數和覆蓋區(qū)域的影響。同樣配重重量對于過頻率和超載比例敏感度比較小，然后激振點重量會顯著影響這兩個目標參數。

 

　　目前進行的兩個參數組合的討論，但是針對于激振點的位置以及重量，有可能達到4個乃至6個參數。目前的這種曲面的方式已經直觀地進行表達了。所以說我們迫切地需要能夠快速地去優(yōu)化這些參數的最佳位置，能夠去完成這個試驗的設計。

 

　　現(xiàn)在設定一個目標函數使得系統(tǒng)、包括激振點系統(tǒng)的過頻率最大，設定激振點和配重點的位置為變量，固激振頻率為固定百分比，還有偏心系統(tǒng)的擺臂的長度。

 

　　這個下面是設計變量所要滿足的運輸條件，所有的激振點位置和配重點位置應該在特定的一個區(qū)間內，然后滿足位置的一個相互關系。他們的激振點重量和配重點重量，然后滿足一個常數的線性關系。在特定的區(qū)域內實驗彎矩要求大于或者等于固定彎矩，實驗彎矩應該不能超過特定的比率。

 

　　優(yōu)化算法采用MATLAB的優(yōu)化工具箱實現(xiàn)，這是它的界面，可以選擇特定的優(yōu)化方法、優(yōu)化算法、約束條件，包括它的收斂準則。優(yōu)化程序的執(zhí)行原理是MATLAB在每次迭代的時候去完全ANSYS計算，每一次去更新激振點和配重點的重量位置，然后這個黑箱去返回試驗彎矩和過頻率。

 

　　這是下面我做的一個算力，就是約束了激振點位置和配重點位置、激振點重量和配重點重量，包括超載的比率和超載區(qū)域，包括約束范圍，還有一些固定條件。

 

　　這個是我設定初始條件以后優(yōu)化的一個結果。激振點30米，配重點50米，然后激振點3噸重，然后配重點0.2噸。偏心塊350公斤，在超載不到50%的情況下，過頻率達到5.89%，這樣的優(yōu)化滿足我預先設定的條件。

 

　?。▋热輥碜袁F(xiàn)場速記，未經本人審核）