风力发电机叶片玻纤增强复合材料在常规与极端风载交替作用下的可靠性模型

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风力发电机叶片是捕获风能的关键部件，主要由玻纤增强复合材料（GFRP）组成。由于自然界风速的随机性和波动性，风力叶片在长期服役过程中通常受到常规风载与极端风载的交替作用。本研究建立了考虑随机风载和GFRP强度衰减的可靠性模型。首先，基于Palmgren-Miner（P-M）损伤理论和相同损伤状态（SDS）原理，建立了残余强度模型，能够表征GFRP在常规风载作用下的强度衰减规律。其次，考虑常规风载与极端风载的交替作用，基于泊松过程和数学推导建立了动态可靠性模型。最后，将传统的离散应力-强度干涉（DSSI）模型进行扩展，用于计算当随机风载和GFRP残余强度的概率分布未知时的动态可靠性。利用实际风载数据和GFRP试验数据验证了所提模型的有效性。结果表明，GFRP的可靠性在早期保持较高水平，随后因疲劳损伤的累积而快速下降。

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