近年來，我國對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)資金的投入大幅度增加，然而風(fēng)電機(jī)組事故發(fā)生也越來越多，因此國家日益關(guān)注風(fēng)電機(jī)組安全問題，重視保障風(fēng)電機(jī)組安全順利運(yùn)行，并出臺了一系列相關(guān)的方針政策。

風(fēng)電葉片工作環(huán)境復(fù)雜，多處于荒野或海域，由于監(jiān)測風(fēng)電葉片的設(shè)備技術(shù)不完善，對于保障風(fēng)電葉片安全可靠運(yùn)行，葉片工作性能測試仍然面臨不少的困難，相關(guān)的知識技術(shù)非常欠缺。

為減少葉片損傷破壞，降低事故的發(fā)生率，保障風(fēng)電葉片安全有效運(yùn)行，認(rèn)識葉片工作性能，開展葉片結(jié)構(gòu)性能測試需求緊迫。國際電工委員會（IEC）規(guī)定，在風(fēng)電葉片出廠合格認(rèn)證時，必須對風(fēng)電葉片開展包括靜載試驗(yàn)等在內(nèi)的全場三維結(jié)構(gòu)測試。

為了提高發(fā)電功率，降低發(fā)電成本，風(fēng)機(jī)葉片尺寸顯著增大，葉片全尺寸結(jié)構(gòu)性能測試，有助于驗(yàn)證葉片材料選型，制造工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性。在風(fēng)電葉片性能測試、風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢測上，數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）扮演著重要角色，它采用非接觸式測量獲取全域的測試變量。

全尺寸葉片測試

全尺寸葉片測試是綜合評價葉片整體安全性的主要手段。全尺寸葉片測試目的，一是驗(yàn)證制造是否滿足設(shè)計(jì)要求；二是驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性。

葉片全尺寸測試包括靜力和疲勞測試。靜力測試至少需要測試4個方向的極限載荷；疲勞測試則需要測試一定循環(huán)次數(shù)下的等損傷疲勞載荷。疲勞測試通常采用單軸測試，單獨(dú)進(jìn)行揮舞和擺振的測試。

新拓三維自主研發(fā)的XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，可用于風(fēng)機(jī)葉片材料及結(jié)構(gòu)力學(xué)測試，通過測試驗(yàn)證可以解決以下測量難題：

超大視場位移測量：通過多組相機(jī)陣列，實(shí)現(xiàn)葉片大尺寸測量區(qū)域覆蓋，可實(shí)現(xiàn)超過100米以上的超大尺度測量；采用高分辨率的圖像采集相機(jī)，以確保離面位移捕捉的精度和靈敏度。

大尺度標(biāo)定/光學(xué)畸變校正：采用新拓三維定制研發(fā)的大尺度標(biāo)定技術(shù)，可高效完成多組XTDIC系統(tǒng)工業(yè)相機(jī)的標(biāo)定，鏡頭組光學(xué)畸變校正，確保大尺寸測量標(biāo)定精度和圖像采集質(zhì)量。

避免環(huán)境干擾影響：葉片測試現(xiàn)場工況復(fù)雜，測量過程需避免光和風(fēng)噪干擾因素，在消除環(huán)境干擾處理后測試數(shù)據(jù)理想，確保XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)在干擾環(huán)境下數(shù)據(jù)精確性。

大型風(fēng)力機(jī)動響應(yīng)測試

風(fēng)機(jī)電組不斷向大型化發(fā)展，其動力學(xué)特征極為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度也逐漸加大，為確保風(fēng)電組運(yùn)行安全，延長使用壽命，動力學(xué)分析具有重要的實(shí)際意義。

風(fēng)力機(jī)動力學(xué)分析主要有有限元方法和模態(tài)分析方法，采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，可對風(fēng)力機(jī)（葉片與輪轂、塔架、機(jī)艙）進(jìn)行動響應(yīng)數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)測試，得到不同風(fēng)況作用下風(fēng)力機(jī)的動態(tài)響應(yīng)。

風(fēng)電機(jī)組整機(jī)動響應(yīng)測試

數(shù)值分析結(jié)果與測試結(jié)果對比

風(fēng)力機(jī)整機(jī)的模態(tài)振型（1~5階）

葉片擺振運(yùn)動位移測試

研究風(fēng)力發(fā)電葉片在載荷下的整體變形和屈曲情況，對于衡量葉片的性能和壽命，有著重要的價值。

采用新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，搭配高速攝像機(jī)，研究風(fēng)機(jī)葉片的回轉(zhuǎn)運(yùn)動的軌跡，分析葉片關(guān)鍵點(diǎn)的位移運(yùn)動軌跡，測量風(fēng)機(jī)的回轉(zhuǎn)軌跡與平面外變形。

葉片層間斷裂韌性測試

通過分析風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片的震顫運(yùn)動特點(diǎn)，建立葉片位移方程和振動模型，可推導(dǎo)出葉片表面位移與裂縫關(guān)系。

采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）方法獲取位移和振動數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證模型和公式的正確性，從而更精確地判斷風(fēng)機(jī)柔性葉片在擺震和揮舞運(yùn)動對層間斷裂韌性的影響，為解決風(fēng)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性及劣壞分析提供支撐。

葉片擺振時整體應(yīng)變點(diǎn)云圖

兆瓦級風(fēng)機(jī)葉片材料力學(xué)測試

葉片疲勞壽命主要是玻璃鋼應(yīng)力作用的結(jié)果，現(xiàn)階段從外形設(shè)計(jì)、材料選用、工藝過程、成型后處理等方式，降低葉片載荷過程的殘余應(yīng)力，但還不能準(zhǔn)確獲得其層間應(yīng)力大小、分布和對葉片壽命的影響。

通過建立經(jīng)典與改進(jìn)模型，通過對兩種模型施加相同應(yīng)力進(jìn)行仿真，結(jié)合葉片玻璃鋼纖維布不同鋪設(shè)工藝角度，分析其層間應(yīng)力計(jì)算的優(yōu)劣，并采用新拓三維XTDIC全場應(yīng)變測量，獲取位移應(yīng)變數(shù)據(jù)，驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。

準(zhǔn)三維璃纖維預(yù)浸帶模型

XTDIC三維數(shù)字散斑全場應(yīng)變測量

預(yù)浸帶板細(xì)觀改進(jìn)模型第I層層間應(yīng)力分布

新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)對動態(tài)和靜態(tài)下的葉片變形均可測量，是一種行之有效的高精度測量方案，也可用于葉片振動和揮舞測試。

XTDIC三維全場應(yīng)變測量系基于數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）技術(shù)，還可以測量葉片的3D位移及葉片的表面應(yīng)變，可以提供葉片全域的損傷和運(yùn)行期間發(fā)生的運(yùn)動軌跡信息，這也驗(yàn)證了XTDIC系統(tǒng)在大尺寸結(jié)構(gòu)件測量方面的工程可行性、精度可靠性和外場環(huán)境的適用性。