本发明属于风电叶片静力加载试验领域，特别是指一种用于风电叶片部件级后缘屈曲测试的加载装置和弯矩计算方法。
背景技术：
1、风电叶片是风能转化为电力的主要组件，复合材料的使用和结构的优化设计对其稳定运行发挥了很大作用。目前，后缘屈曲失效现象是陆上和海上叶片结构坍塌的主要原因之一，而由叶片自重及扭转弯矩引起的摆振负载是其中最主要的因素。在全尺寸试验中，当进行摆振加载时，叶片部件的损坏大多集中在叶片中后段。因此，后缘段的结构性能在一定程度上代表了整个叶片的结构强度。然而，全尺寸试验试验周期长、人力和花销成本高，且全尺寸测试针对整只叶片的结构进行测试，而不是特定的失效类型，难以对叶片后缘的屈曲性能进行更深层的失效机理研究。因此，本发明设计了一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，选定整只叶片的危险部位。通过精确的扭矩控制，使风电叶片截面段在预定位置发生屈曲失效，收集其极限承载能力和失效特征，进一步推断其失效机理。对于风电叶片的设计，使用本发明提出的加载装置和弯矩计算方法能够准确设置截面段的失效位置、控制截面段的失效模式，试验结果可为叶片的结构设计提供参考依据。
技术实现思路
1、针对风电叶片后缘屈曲测试现有测试装备和技术的不足，本发明提出了一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，能够有效计算截面段所受弯矩，通过精确的扭矩控制，使风电叶片截面段在预定位置发生屈曲失效，获得其极限承载能力和失效特征，从而分析风电叶片截面段的抗屈曲性能。
2、本发明通过下述技术方案实现，一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，加载装置结构如图1所示，转轴组合结构如图2所示。
3、加载装置由铸铁平台、钢结构工装、加载装置、夹持装置、加载控制系统和数据采集系统组成。对图1和图2的组成部分进行描述：1为铸铁平台；21为液压缸固定座；22为左侧液压缸；23为悬臂；24为右侧液压缸；3为转轴组合；31为加载力臂；32为立柱；33为立柱端轴座；34为力臂端轴座；35为铜套；36为转轴；41为木夹板；42为木夹板加固板；43为风电叶片后缘屈曲样件：
4、（1）钢结构工装由加载力臂、立柱和转轴组合连接而成，其中，转轴组合由立柱端轴座、力臂端轴座、铜套和转轴连接而成;
5、（2）加载装置两侧各有一个加载力臂，每个加载力臂两侧各有一个立柱，转轴组合分布在立柱和加载力臂之间；
6、（3）铸铁平台为加载装置的基础，立柱的底部与铸铁平台之间通过t型号螺栓、螺母连接，铸铁平台每隔200mm设置有井字型t型槽，立柱可沿t型槽进行双向的位置调整，以适应不同的风电叶片截面段尺寸；
7、（4）钢结构工装两侧设置有转轴组合，加载力臂位于立柱中间，加载力臂与立柱之间通过转轴组合铰接连接，加载力臂可绕转轴组合的转轴轴线方向旋转，以对风电叶片截面段施加弯矩力；
8、（5）转轴组合的立柱端轴座与立柱之间通过螺栓和立柱的内螺纹孔连接，转轴组合的力臂端轴座与加载力臂之间通过螺栓和加载力臂的内螺纹孔连接，加载力臂下侧设置有圆孔，整根转轴贯穿加载力臂，转轴外侧设置有铜套，用以减小立柱端轴座与力臂端轴座在绕转轴转动时的摩擦力；
9、（6）加载装置由液压缸固定座、悬臂和液压缸组成；
10、（7）液压缸固定座与铸铁平台之间通过t型号螺栓、螺母连接，液压缸固定座可沿铸铁平台的井字格进行双向位置的调整，以适应不同的加载需求；
11、（8）液压缸固定座与液压缸底部的吊耳之间通过销轴铰接连接，当液压缸伸缩缸时，液压缸绕铰接轴的转动可以使其适应不同的风电叶片截面段变形姿态；
12、（9）液压缸顶部的吊耳与悬臂之间通过销轴铰接连接，悬臂与加载力臂之间通过螺栓、螺母连接，液压缸伸缩缸时，在悬臂的作用下，加载力臂可绕转轴转动，从而对风电叶片截面段的后缘施加弯矩力；
13、（10）加载装置设置有两个液压缸，两侧的液压缸可根据测试需求自由调整悬臂和加载力臂的开合，分别施加不同的弯矩力到样件；
14、（11）风电叶片截面段通过夹持装置固定到钢结构工装上，夹持装置由木夹板和木夹板固定板组成；
15、（12）木夹板为由多层厚度为10~100mm的木板组成的总厚度为100~500mm的组合体，或者由单层100~500mm的实木木芯加工而成的一体式木块;
16、（13）木夹板位于木夹板固定板和加载力臂之间，三者通过螺栓、螺母连接并夹紧，木夹板固定板用以改善木夹板的受力性能；
17、（14）木夹板与风电叶片截面段之间为接触连接，两者间的位置不绝对固定，木夹板仅限制风电叶片截面段长度方向的相对位置;
18、（15）数据采集系统采集风电叶片截面段所受的弯矩力、变形和材料应变，用于分析风电叶片后缘屈曲性能;
19、（16）加载控制系统通过液压伺服系统控制液压缸的伸缩缸，以数据采集系统的信号为反馈，形成一套闭环，实现弯矩力、变形的精确控制。
20、对图3的组成部分进行描述：5为叶片扭转中心；
21、（1）弯矩计算方法以风电叶片截面段扭转中心的位置、两侧液压缸的推力、力臂尺寸和悬臂尺寸为计算依据：
22、（2）首先选定风电叶片截面段扭转中心的位置，确定扭转力臂的长度l1和l2；
23、（3）以扭转力臂和液压缸推力的乘积 s表示风电叶片截面段两侧所受的扭转力，得到截面段的受力平衡公式（1）：
24、 （1）
25、（4）根据公式（1）确定两侧液压缸推力的比例关系，见公式（2）：
26、（2）
27、（5）与此同时，通过控制两侧加载力f的比例 a，可以控制扭转力臂的大小比例，进而控制扭转中心的位置，见公式（3）：
28、（3）
29、（6）控制系统准确控制液压缸推力f时，风电叶片截面段能够在预定位置发生屈曲失效。
1.一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
3.如权利要求1-2所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
4.如权利要求1-3所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
6.如权利要求1-5所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其特征在于：
7.如权利要求1-6所述的一种用于风电叶片后缘屈曲测试的可变弯矩加载装置和弯矩计算方法，其加载方法包括以下步骤：
