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

風電葉片工作環(huán)境復雜，多處于荒野或海域，由于監(jiān)測風電葉片的設(shè)備技術(shù)不完善，對于保障風電葉片安全可靠運行，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，保障風電葉片安全有效運行，認識葉片工作性能，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，在風電葉片出廠合格認證時，必須對風電葉片開展包括靜載試驗等在內(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，風機葉片尺寸顯著增大，葉片全尺寸結(jié)構(gòu)性能測試，有助于驗證葉片材料選型，制造工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性。在風電葉片性能測試、風機運行檢測上，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，一是驗證制造是否滿足設(shè)計要求；二是驗證設(shè)計的可靠性。

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，單獨進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)，可用于風機葉片材料及結(jié)構(gòu)力學測試，通過測試驗證可以解決以下測量難題：

超大視場位移測量：通過多組相機陣列，實現(xiàn)葉片大尺寸測量區(qū)域覆蓋，可實現(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，以確保離面位移捕捉的精度和靈敏度。

大尺度標定/光學畸變校正：采用新拓三維定制研發(fā)的大尺度標定技術(shù)，可高效完成多組XTDIC系統(tǒng)工業(yè)相機的標定，鏡頭組光學畸變校正，確保大尺寸測量標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)場工況復雜，測量過程需避免光和風噪干擾因素，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。

大型風力機動響應(yīng)測試

風機電組不斷向大型化發(fā)展，其動力學特征極為復雜，設(shè)計難度也逐漸加大，為確保風電組運行安全，延長使用壽命，動力學分析具有重要的實際意義。

風力機動力學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)，可對風力機（葉片與輪轂、塔架、機艙）進行動響應(yīng)數(shù)值分析和實驗測試，得到不同風況作用下風力機的動態(tài)響應(yīng)。

風電機組整機動響應(yīng)測試

數(shù)值分析結(jié)果與測試結(jié)果對比

風力機整機的模態(tài)振型（1~5階）

葉片擺振運動位移測試

研究風力發(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，研究風機葉片的回轉(zhuǎn)運動的軌跡，分析葉片關(guān)鍵點的位移運動軌跡，測量風機的回轉(zhuǎn)軌跡與平面外變形。

葉片層間斷裂韌性測試

通過分析風機復合材料葉片的震顫運動特點，建立葉片位移方程和振動模型，可推導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)，可驗證模型和公式的正確性，從而更精確地判斷風機柔性葉片在擺震和揮舞運動對層間斷裂韌性的影響，為解決風機組運行穩(wěn)定性及劣壞分析提供支撐。

葉片擺振時整體應(yīng)變點云圖

兆瓦級風機葉片材料力學測試

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、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)典與改進模型，通過對兩種模型施加相同應(yīng)力進行仿真，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)，驗證仿真模型的準確性。

準三維璃纖維預浸帶模型

XTDIC三維數(shù)字散斑全場應(yīng)變測量

預浸帶板細觀改進模型第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行期間發(fā)生的運動軌跡信息，這也驗證了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。