风力机叶片裂纹的自然频率数值与实验研究

摘要整理

本研究调查了横向裂纹对风力机叶片振动特性的影响。建立了含横向裂纹叶片自由振动的数学模型，用于估算自然频率。风力机叶片采用双锥形梁模型，宽度和厚度线性变化，保持恒定展弦比。编制Matlab程序从数学模型获取频率。通过快速傅里叶变换（FFT）分析仪进行模态分析，模拟不同深度的横向裂纹在各位置处的情况，估算自然频率。为验证数学模型和模态分析结果，进行了有限元分析（FEA）。在展弦比和叶片外形不同的另一叶片上采用相同FEA方法进行验证。研究表明，三种方法结果相关性良好，均表现出随着裂纹靠近叶片自由端以及裂纹深度增加，自然频率降低，反映叶片刚度减弱的规律。该研究为风力机叶片的损伤诊断和结构健康监测提供了理论依据和实验验证。

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