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申请/专利权人：中山大学

摘要：本发明公开了一种风机叶片疲劳损伤模拟方法以及装置，该方法包括：获取风机叶片模型数据以及材料参数后，建立风机叶片有限元模型并进行有限元计算，获得单元应力数据；根据所述层内断裂判定准则，对所述若干风机叶片有限单元的潜在裂纹面进行单元分裂处理，并在单元分裂面处构建内聚力单元；通过耦合间断伽辽金法与非固有内聚力模型方法，根据层间断裂判定准则对层间节点进行层间分裂处理，并在断裂处构建内聚力单元；再根据双线性应力‑分离量曲线的疲劳损伤曲线表征内聚强度的疲劳退化效应，结合循环跳跃法模拟风机叶片疲劳损伤过程。本发明可以全面地模拟出风机叶片的内部损伤，精确、完整地模拟出风机叶片疲劳损伤的过程。

主权项：1.一种风机叶片疲劳损伤模拟方法，其特征在于，包括：获取风机叶片模型数据以及材料参数后，建立风机叶片有限元模型并进行有限元计算，获得单元应力数据，其中，所述风机叶片有限元模型包含若干个风机叶片有限单元，所述材料参数包括：层内断裂参数和层间断裂参数，所述单元应力数据包括：所述风机叶片有限单元的应力分量，所述应力分量是所述风机叶片有限单元的法向以及切向的应力分量；根据所述层内断裂参数以及所述风机叶片有限单元的应力分量，对若干所述风机叶片有限单元进行单元分裂处理，并在层内断裂处构建若干第一内聚力单元；根据若干所述风机叶片有限单元的应力分量、若干所述第一内聚力单元和所述层间断裂参数进行单元分裂并通过LC-Grid搜索算法确定由单元分裂引入的节点坐标，使用耦合间断伽辽金法与非固有内聚力模型方法，根据层间断裂判定准则对层间节点进行层间分裂处理构建若干第二内聚力单元；根据所述若干第一内聚力单元和所述若干第二内聚力单元的内聚强度以及双线性应力-分离量曲线的疲劳损伤曲线表征内聚强度的疲劳退化效应，结合循环跳跃法模拟风机叶片疲劳损伤过程；所述根据所述层内断裂参数以及所述风机叶片有限单元的应力分量，对若干所述风机叶片有限单元进行单元分裂处理，并在层内断裂处构建若干第一内聚力单元，具体为：根据所述层内断裂参数以及所述风机叶片有限单元的应力分量，选出满足预设的纤维断裂准则或预设的基体开裂准则的风机叶片有限单元；所述层内断裂参数包括：纤维方向强度值、裂纹面横向拉伸强度、横向和纵向剪切强度和摩擦相关系数；对所述满足预设的纤维断裂准则或预设的基体开裂准则的风机叶片有限单元进行单元分裂，形成由若干第一新增节点构成的所述层内断裂处；在所述层内断裂处构建若干第一内聚力单元；所述预设的纤维断裂准则为： ；其中为纤维方向应力值，为纤维方向强度值；所述预设的基体开裂准则为： ，； ，；其中，是裂纹面法向应力分量，是横向拉伸强度，是裂纹面横向剪切应力分量，裂纹面纵向剪切应力分量，为横向摩擦系数，为纵向摩擦系数，ST是横向剪切强度，SL是纵向剪切强度；所述根据若干所述风机叶片有限单元的应力分量、若干所述第一内聚力单元和所述层间断裂参数进行单元分裂并通过LC-Grid搜索算法确定由单元分裂引入的节点坐标，使用耦合间断伽辽金法与非固有内聚力模型方法，根据层间断裂判定准则对层间节点进行层间分裂处理构建若干第二内聚力单元，具体为：根据所述层间断裂参数以及所述风机叶片有限单元的应力分量，使用间断伽辽金法与非固有内聚力模型方法选出满足层间断裂条件的若干层间节点；所述层间断裂参数包括：法向聚合强度、切向聚合强度；所述若干层间节点包括：所述若干风机叶片有限单元的层间节点、所述若干内聚力单元的层间节点；对所述满足层间断裂条件的若干层间节点进行层间断裂处理，形成由若干第二新增节点构成所述层间断裂处；在所述层间断裂处构建得到第二内聚力单元；所述根据所述若干第一内聚力单元和所述若干第二内聚力单元的内聚强度以及双线性应力-分离量曲线的疲劳损伤曲线表征内聚强度的疲劳退化效应，结合循环跳跃法模拟风机叶片疲劳损伤过程，具体为：为所述若干第一内聚力单元和所述若干第二内聚力单元设置初始时刻内聚强度；其中，所述初始时刻内聚强度包括：初始时刻拉伸强度、初始时刻剪切强度；根据预设的材料参数和第一循环次数计算得到当前时刻疲劳损伤系数；根据所述初始时刻内聚强度和所述当前时刻疲劳损伤系数，计算得到当前时刻内聚强度；其中，所述当前时刻内聚强度包括：当前时刻拉伸强度、当前时刻剪切强度；根据预设的循环次数对所述当前时刻疲劳损伤系数进行外推，经过循环计算得到若干当前时刻内聚强度；基于所述若干当前时刻内聚强度，得到表征疲劳退化效应的内聚强度变化曲线，模拟风机叶片疲劳损伤过程。

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