基于声发射信号的风电叶片缺陷定位及信号衰减仿真WIND TURBINE BLADE DEFECT LOCATION AND SIGNAL ATTENUATION SIMULATION BASED ON ACOUSTIC EMISSION SIGNAL
奉凡森,丁显,贾明鑫,王磊,马志勇
摘要(Abstract):
为利用声发射信号对风电机组的叶片(下文简称“风电叶片”)的缺陷位置进行定位,并分析信号的衰减特性,以由玻璃纤维-环氧树脂复合材料为主要材料制作的风电叶片为研究对象,通过ANSYS软件中的LS-DYNA模块仿真研究了声发射信号在该复合材料中的传播速度、规律及衰减特性。研究结果表明:声发射信号的传播方向与该复合材料中的玻璃纤维方向之间的夹角越大,声发射信号的传播速度越慢;通过对声发射源进行线定位和面定位后发现,2种定位方式的误差均在5%以内;声发射信号在玻璃纤维-环氧树脂复合材料中具有明显的衰减特性,且随着声发射信号传播距离的增大,衰减程度越来越小。本研究可为风电叶片中声发射传感器的安装位置提供一定的理论依据。
关键词(KeyWords): 风电叶片;声发射信号;复合材料;缺陷定位;衰减特性
基金项目(Foundation):
作者(Author): 奉凡森,丁显,贾明鑫,王磊,马志勇
DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20211020.01
参考文献(References):
- [1]阳能军,姚春江,袁晓静,等.基于声发射的材料损伤检测技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2016.
- [2]冯琰妮,禄芳菊,庞虎平,等.声发射波在不同复合材料容器表面的衰减特性[J].无损检测,2014,36(12):69-72.
- [3]刘霞.基于功率谱的风电叶片的损伤识别研究[D].保定:河北大学,2017.
- [4]邢晓坡.基于光纤传感技术的风电叶片运行状态监测系统[J].天津科技,2018(9):77-80.
- [5]王昌盛,周克印,徐萍,等.风电叶片前缘胶接结构的超声检测技术研究[J].玻璃钢/复合材料,2016(4):55-58.
- [6]HOLFORD K M,PULLIN R,EVANS S L,et al.Acoustic emission for monitoring aircraft structures[J].Proceedings of the institution of mechanical engineers,Part G:Journal of aerospace engineering,2009,223(5):525-532.
- [7]СТЕПАНОВАЛН,谢小海.扩大声发射法诊断机车车辆铸件的范围[J].国外机车车辆工艺,2011(4):42-45.
- [8]郝如江,卢文秀,褚福磊.声发射检测技术用于滚动轴承故障诊断的研究综述[J].振动与冲击,2008,27(3):75-79.
- [9]QU Y Z,HECKE B V,HE D,et al.Gearbox fault diagnostics using AE sensors with low sampling rate[J].Journal of acoustic emission,2013,31(1):67-90.
- [10]刘翠.应用于现场的折弯机变形检测及折弯机优化[D].兰州:兰州理工大学,2008.
- [11]张建超,郝如江,武哲.列车转向架侧架声发射检测的有限元仿真与试验[J].图学学报,2016,37(4):491-495.
- [12]BEHNIA A,CHAI H K,SHIOTANI T.Advanced structural health monitoring of concrete structures with the aid of acoustic emission[J].Construction and building materials,2014,65:282-302.