叶片测试

转轮叶片的疲劳测试

左侧视频(122K)显示了一个32米转轮叶片的疲劳测试，通过500万次全周期上下挥舞(flapwise)的轮转弯曲试验。因此一个完整的上下挥舞测试需要约3个月。

如果你仔细看左边，可以看到另一个(短的)转轮叶片正进行摆动方向(弦向)轮转弯曲。

两种状况下，叶片的弯曲使用接近叶片固有频率的周期。

如果在一定方向推它一次并放手，固有频率是叶片来回振荡的频率。固有频率在挥舞和摆动方向是不同的：叶片在摆动方向趋于更加坚固，因此对于摆动弯曲具有更高的固有频率。

每个叶片通过固定在叶片上的电机来设置运动，叶片使一重物上下摆动。支撑叶片插座的基础必须很坚固：大型叶片插座的基础由2000吨混凝土构成。

这段视频拍摄于里索(Risoe)国家实验室Sparkær测试中心的转轮叶片测试厂，位于丹麦日德兰半岛。(在丹麦转轮叶片型式认证的要求很严格，需要转轮叶片的物理测试，既有疲劳特性(疲劳测试)，也有强度特性(静态测试)。其他国家对转轮叶片型式认证的要求没那么严格)。

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转轮叶片材料

转轮叶片通常使用玻璃纤维垫基质制作，玻璃纤维使用诸如聚酯的材料浸渍(GRP=玻璃纤维增强聚酯)。聚酯浸渍玻璃纤维之后，便硬化。同样，基质可以全部或部分使用碳纤维制作，碳纤维是昂贵但是强度高。可以使用环氧来代替聚酯。环氧树脂层压板也被用于大型转轮叶片。

测试转轮叶片的目的

转轮叶片测试的目的是为了确认叶片中层板的安全，即，转轮叶片中的层没有分离(分层)。而且，测试确认纤维在重复张力下没有断裂。

测量拉力

应变仪，(即，粘在被测转轮叶片表面的扁平电阻器)用于非常精确地测量转轮叶片的弯曲和拉伸。

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监控疲劳测试

应变仪的测量结果持续地被计算机监控。挠度式样上的非线性振动可以揭示转轮叶片结构的破坏。

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红外线检测(热成像)

红外线照相机用来揭示叶片局部积聚的热量。这要么可以指出具有结构阻尼的区域，即一个叶片设计者专门布置纤维的区域，纤维把弯曲能量转化为热量以稳定叶片，要么可以指出分层区域或者向着纤维断裂点移动的区域。

转轮叶片振动的模态形式

从2000年起，叶片测试(在丹麦)也包括每个叶片不同振动模态型式的核查。这是使用特型设备完成的，设备以不同的频率和不同的方向引起叶片振动。

当制造乐器时，不同振荡模态型式也很有名：小提琴的弦可以以基调振荡，即弦的中间上下运行，但是它也常常以一次泛音或一次谐波振荡，具有两个振荡中心，位于距离弦的每个末端的1/4处，以基调频率或固有频率的两倍运动

制造商为什么有兴趣研究和核查转轮叶片振动频率的各种形式，在于他们必须弄清楚，有叶片固定在上面的风机不能如转轮叶片一样具有同样的固有频率。否则，风机的整体结构可能产生谐振，导致不衰减的振动，可能最终摧毁整个风机。以后，在本指导设计部分中的关于结构动力学的一节中，我们将回到这个问题。

转轮叶片的静态测试

转轮叶片也通过弯曲进行强度测试(从而是他们承受极限载荷的能力)，一次弯曲用很大的应力。这项测试在叶片承受完疲劳测试后进行，为了核查已经运行了大量时间的叶片强度。