优化叶片试验规程，确保安全有效

风轮叶片试验的目的是为了验证叶片铺层结构的安全性，即确认风轮叶片铺层在静载荷或循环载荷作用下不会产生分离，同时确认在交变载荷作用下纤维不会失效。风轮叶片试验使用的是全尺寸的叶片，试验是为了验证叶片的疲劳强度和静态强度。

对于将要投入制造的每一种新型叶片，必须对叶片进行静态、动态测试，以验证叶片的设计强度。

为了使测试叶片具有代表性，必须检查测试叶片的生产过程，或者叶片样品必须是来自生产的任意叶片。然而，这个方法通常是不可行的，因为经常需要在生产的早期进行叶片试验，因此经常选择批量生产的第一个叶片进行试验。

叶片试验时安装应变片和位移传感器，应变片的测量结果由计算机连续监控，非线性变化的弯曲可能引起叶片结构的损坏。

在两个相反的挥舞方向和两个相反的摆振方向对叶片进行静载荷测试。静载荷必须至少等于极端设计载荷。由于叶片的非对称性，测试必须在两个相反方向而不是在一个方向上进行。在整个试验过程中，应变片和位移传感器用于监控和校验叶片在极端设计载荷下测试的应变和位移仍在设计极限和计算值内。测得的应力的非线性变化说明叶片产生了屈曲或破坏。

也必须在挥舞方向和摆振方向上进行动载荷测试。通常情况下，一次进行一个方向的叶片载荷测试，但是也可采用同时在两个方向都有分量的载荷。动态测试采用加速测试法，所施加的载荷大小与实际载荷谱产生的损伤相同，采用1.3的安全系数。通常测试在固定载荷下进行，循环加载的次数为2×10⁶～5×10⁶次。

采用红外线摄像头可显现叶片的局部热量积累，还可以显示结构阻尼区域，即叶片设计者特意布置纤维的区域，将弯曲能量转换为热能，以增加叶片稳定性，显示叶片纤维层分离的区域或纤维接近失效的区域。(www.xing528.com)

更进一步讲，需要测量出叶片的最低固有频率以及相应的阻尼比，因为这些参数是载荷计算中重要的输入参数。这可以通过在不同方向上、不同的频率下对叶片进行激励来进行测量。基本的要求是叶片的固有频率和风力机的旋转频率不能重合。这部分试验的目的是确认叶片固有频率离风力机的旋转频率有足够的裕量。注意，也需测量气动阻尼，尤其是挥舞方向的气动阻尼。

在叶片的固有阻尼不足以消除振动（如摆振方向）的情况下，叶片内可以安装阻尼器。阻尼器由具有很高内阻尼特性的材料构成，或者是机械阻尼器。该阻尼器要求包含在被测试的叶片中，因为阻尼器和叶片的连接处可能引起叶片的结构削弱或者引起叶片刚度较大的变化。

采用对叶片施加一个很大的力进行一次弯曲的方式，可以对风轮叶片进行残余静态强度试验（使其具有长期抗极端载荷的能力）。弯曲力的大小取决于前面所述的静态试验的载荷等级。残余强度试验通常在叶片疲劳试验完成之后进行，这个试验的目的是检验处于长期实际运行之中的叶片的静态强度是否足够、刚度是否足够，尽管可能已经发生了变化。

应该编制叶片的试验规程，试验规程应规定载荷和测量方法，包括避免叶片过载的方法。这一点很重要，因为动态试验通常是在接近最低挥舞或摆振固有频率的频率下进行的，在该频率下，即使一个很小的振动能量输入也会引起载荷幅值很大的变化。在确定试验载荷时要确保叶片的主要部分试验时达到需要的载荷等级。注意，在户外进行试验时，气候条件，如阳光和下雨，可能影响叶片挠度。

试验中，必须考虑试验装置的刚度。理想状态是试验装置的刚度与叶片安装在风力机轮毂上的连接刚度相当，至少应测量试验装置的刚度，以便对测量挠度进行修正。

叶片试验指南见IEC61400—23TS Ed.1：《风力机发电系统 第23部分：WTGS风轮叶片的全尺寸结构试验》。