仪器仪表学报

作者：张雪岩，周 勃，李 鹤

单位：张雪岩,1. 沈阳工业大学 机械工程学院,,周 勃,1. 沈阳工业大学 机械工程学院,2. 沈阳工业大学 建筑与土木工程学院,,李 鹤,3. 东北大学 航空动力装备振动及控制教育部重点实验室,

关键词：风力机叶片;缺陷深度;红外热像;三维热传导模型;玻璃纤维增强复合材料

基金：国家自然科学基金(51575361)、航空动力装备振动及控制教育部重点实验室开放课题(VCAME201905)、沈阳市中青年科技创新人才支持计划项目(RC190365)资助

基于等效源法建立了含缺陷叶片三维热传导模型,解决了一维导热模型不能有效预测各向异性材料缺陷周围三维热流的问题,实现了用脉冲红外热像技术对大型风力机叶片缺陷深度进行准确评估。通过线性坐标变换将含缺陷叶片三维导热方程简化为各向同性问题,再用分离变量法求得第三类边界条件下的缺陷区表面过余温度解析解,建立了缺陷几何尺寸、过余温度峰值时刻与缺陷深度之间的定量关系。对1.5MW风力机玻璃纤维增强复合材料(GFRP)复合材料叶片进行了现场检测,证明了方法的可行性。测试结果表明,量程可达7.8mm,检测误差低于10%,相较于一维模型方法可使精度提高10%~31.4%。此外,当缺陷深度超过3mm,边界换热不可被忽略,否则将导致10.0%以上的检测误差。文中方法可为其他各向异性材料的缺陷检测提供参考。

来源：2021年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2021年第1期