叶片修复复合材料 - 副本
叶片常见复合材料缺陷现场调查与对策探讨
价 值 工 程
叶片常见复合材料缺 陷现场调查 与对策探讨
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风电叶片基础知识之复合材料篇三
2) 热固性玻璃钢 它是由60%～70%玻璃纤维（或玻璃布）和30%～40%热固性树脂 （环氧、聚酯树脂等）组成。 主要优点：密度小、强度高，耐蚀性、绝缘性、绝热性好；吸 水性、防磁、微波穿透性好，易于加工成型。 缺点：弹性模量低，热稳定性不高，只能在300℃以下工作。
（2）碳纤维―树脂复合材料 最常用的是碳纤维与聚酯、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等树脂组 成的复合材料，具有高强度、高弹性模量、高比强度和比模量，还 具有优良的抗疲劳性能、耐冲击性能、自润滑性、减摩耐磨性、耐 蚀性及耐热性。缺点是纤维与基体结合力低。 （3）硼纤维―树脂复合材料 主要由硼纤维与环氧、聚酰亚胺等树脂组成。具有高的比强度、 比模量，良好的耐热性。其缺点是各向异性明显。 （4）碳化硅纤维树脂复合材料 由碳化硅纤维与环氧树脂组成的复合材料，具有高的比强度、 比模量。 （5）Kevlar纤维树脂复合材料 由Kevlar纤维与环氧、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等树脂组成。 主要性能特点是抗拉强度大于玻璃钢，而与碳纤维―环氧树脂复合 材料相似；延性好，与金属相当；其耐冲击性超过碳纤维增强塑料； 其疲劳抗力高于玻璃钢和铝合金；减振能力为钢的8倍。
风电叶片基础知识之复合材料 篇三
6.3
1．常用增强纤维
常用的复合材料
一、纤维增强复合材料
主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、Kevlar有机 物纤维等。
玻璃纤维布
玻璃纤维绳
玻璃纤维绳
纳 米 碳 管 纤 维 玻璃纤维纸
碳 纤 维 绳
（1）玻璃纤维 按玻璃纤维中 Na2O 和 K2O 的含量不同，可将其分为无碱纤维 （碱的质量分数<2%）、中碱纤维（碱的质量分数为2%～12%）、高 碱纤维（碱的质量分数>12%）。随着碱量的增加，玻璃纤维的强度、 绝缘性、耐蚀性降低。 特点：强度高，抗拉强度可达 1000 ～3000MPa ；弹性模量比金 属低得多，为（ 3 ～ 5 ）×104MPa ；密度小，为 2.5 ～ 2.7g/cm3 ；化 学稳定性好；不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘等。 缺点：脆性较大、耐热性低，250℃以上开始软化。 优点：价格便宜、制作方便
复合材料在风机叶片中的应用及能力认可现状
摘要本文简述了风机叶片用复合材料中不同纤维增强复合材料的优缺点，以及未来增强体和基体应用的发展趋势，同时总结了CNAS认可的风机叶片以及叶片中材料性能检测的认可现状。
认为碳纤维和玻璃纤维的混杂纤维、高性能纤维等增强体，以及聚氨酯树脂、热塑性树脂或可回收树脂等基体是未来风机叶片用复合材料的研究方向；同时通过总结分析风机叶片检测实验室在认可过程中的常见问题，为后续相关实验室认可提供了关注点。
风能是可再生的清洁能源，风力发电作为一种优质的发电方式，能够有效改善电力行业对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，对于生态环境保护和适应时代发展具有重要的意义。
风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
根据国家能源局的统计数据显示，截止到2023年7月底我国风电装机容量约3.9亿kW，同比增长14.3%。
随着风机单机容量的不断扩大，风机叶片的长度也要求不断增加。
风力机叶片作为风能发电机中的核心部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常运行的重要因素。
叶片在工作中要承受多种外部环境的影响，因此要求叶片材质具有良好的强度、刚度和韧性以及抗风沙、抗冲击、耐腐蚀等性能。
目前，纤维增强复合材料在风力机叶片上得到了广泛的应用，其质量轻、强度高、耐久性好，已成为大型风力发电机叶片的首选材料。
1玻璃钢复合材料玻璃纤维增强热固性树脂复合材料，俗称玻璃钢，是一种以玻璃纤维或其制品为增强体，以热固性树脂为基体，并通过一定的成型工艺复合成的材料。
玻璃钢具有成本低、强度高、重量轻、耐腐蚀、易加工等特点，被广泛应用于风力发电机叶片的制造。
常见的玻璃纤维分为E型和S型，E型玻璃纤维也称无碱玻璃纤维，是一种硼硅酸盐玻璃，因其良好的电气绝缘性和机械性能，被大量用于生产玻璃钢。
S型玻璃纤维是一种特制的抗拉强度极高的硅酸铝-镁玻璃纤维，它的模量比E型玻璃纤维材料高出了18%；它的纤维拉伸强度为4600MPa，比E型玻璃纤维的3450MPa 增加了33%。
风机叶片复合材料
风机叶片复合材料连云港的中复连众复合材料集团有限公司，是一家集复合材料产品开发、设计、生产、服务于一体，以风力发电机叶片、玻璃钢管道、贮罐和高压气瓶、高压管道为主打产品的高新技术企业。
机缘巧合之下，我有幸简单参观到这个公司生产的风机叶片。
我第一次见到这些放置在长拖车上的长达40米的叶片时，我感到非常惊讶，刚好老师在课上播放了风机叶片安装过程的视频，更加激起了我的好奇心，很想知道它们是怎么生产出来的。
下面是我查阅的一些资料。
目前的风力发电机叶片基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E－玻璃纤维、S－玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成。
1玻璃纤维复合材料叶片玻璃纤维增强聚脂树脂和玻璃纤维增强环氧树脂是目前制造风机叶片的主要材料，E-玻纤则是主要的增强材料，研究表明,采用射电频率等离子体沉积去涂覆E-玻纤,可降低纤维间的微振磨损，其耐拉伸疲劳强度就可以达到碳纤维的水平。
但是,E2玻纤密度较大,随着叶片长度的增加,叶片的质量也越来越重，叶片越重,对发电机和塔座要求就越高,同时也影响到发电机组的性能和效率,因此,需要寻找更好材料以适应大型叶片发展的要求。
2碳纤维复合材料叶片研究表明，碳纤维(CF)复合材料叶片的刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2~3倍,大型叶片采用碳纤维作为增强材料更能充分发挥其轻质高强的优点。
但由于其价格昂贵,限制了它在风力发电上的大规模应用。
因此，全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面进行深入研究,以求降低成本。
现在碳纤维轴已广泛应用于转动叶片根部,因为制动时比相应的钢轴要轻得多,但在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时,采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。
3碳纤维/轻木/玻纤混杂复合材料叶片当叶片长度增加时,质量的增加要高于能量的取得,因此碳纤维或碳/玻混杂纤维的使用对抑制质量的增大是必要的。
在制造大型叶片时,采用玻纤、轻木和PVC相结合的方法可以在保证刚度和强度的同时减轻叶片的质量。
复合材料风电叶片的主要结构形式及受力特点
复合材料风电叶片的主要结构形式及受力特点一、引言复合材料风电叶片作为风力发电系统中的核心组件，其结构形式和受力特点对叶片的性能和寿命具有重要影响。
本文将深入探讨复合材料风电叶片的主要结构形式和受力特点。
二、复合材料风电叶片的结构形式复合材料风电叶片的结构形式主要包括以下几种：2.1 单壁结构单壁结构是指叶片采用单层复合材料构成，其优点是结构简单、成本低廉。
然而，由于单壁结构的刚度较低，容易产生振动和疲劳破坏，因此在大型风电叶片中较少采用。
2.2 双壁结构双壁结构是指叶片采用两层复合材料构成，中间填充泡沫或蜂窝结构的轻质材料。
双壁结构具有较高的刚度和强度，能够有效减小振动和疲劳破坏，因此在中大型风电叶片中应用较广。
2.3 混合结构混合结构是指叶片采用不同材料组合而成，常见的组合方式包括玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料和木材等。
混合结构可以充分发挥各种材料的优点，提高叶片的整体性能。
三、复合材料风电叶片的受力特点复合材料风电叶片在使用过程中会受到多种力的作用，主要包括以下几个方面：3.1 弯曲力风力作用在叶片上会产生弯曲力，主要集中在叶片的根部。
由于叶片长度较长，弯曲力会导致叶片产生弯曲变形和应力集中现象，因此叶片的弯曲刚度和强度是设计中需要考虑的重要因素。
3.2 扭转力风力作用还会产生扭转力，使叶片发生扭转变形。
扭转力主要集中在叶片的中部，对叶片的结构和材料性能要求较高。
合理设计叶片的扭转刚度和强度，可以有效降低扭转变形和破坏。
3.3 压缩力和拉伸力风力作用还会使叶片产生压缩力和拉伸力，主要集中在叶片的前缘和后缘。
压缩力和拉伸力会导致叶片产生应力集中和变形，因此叶片的抗压强度和抗拉强度是设计中需要考虑的关键因素。
3.4 疲劳载荷复合材料风电叶片在长期使用过程中会受到循环载荷的作用，产生疲劳破坏。
疲劳载荷主要来自风力的变化和叶片自身重量的振动。
合理设计叶片的疲劳寿命和可靠性，可以延长叶片的使用寿命。
叶片常见复合材料缺陷现场调查与对策探讨
叶片常见复合材料缺陷现场调查与对策探讨作者：李英波周继昌曹慧英郭健来源：《价值工程》2014年第03期摘要：本文统计并综述了叶片和风机用复合材料构件的现场失效模式及其对策等，其中采用复合材料缺陷损伤技术对叶片的维修和维护属开创性的工作及科学维修方案的制定还亟待相关单位和学者开启。
Abstract： This paper summarized the field failure mode of blade and fan composite material components and proposed countermeasures. Using composite material defect damage technology to repair and maintain the blade is a pioneering work and scientific maintenance plan still needs the establishment of relevant institutions and scholars.关键词：叶片；失效；复合材料维修Key words： blade；failure；composite material repair中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0062-020 引言风力发电产业作为清洁能源产业的一个重要发展方向，在2003年以后经历了前所未有的高速发展。
尤其是中国作为风电产业的后起之秀，2010年后的风机产量、风电装机量及风电保有量的增长速度均已达到世界第一[1]。
预计2020年风电的发电成本将接近常规的能源，如煤电。
风电将作为一种潜在的常规能源而持续发展。
在风力发电的初期阶段，由于发电机的功率较小，需要的复合材料叶片、机舱罩和导流罩尺寸也比较小，制造基本采用简单易行的手糊成型工艺。
但是随着大兆瓦级的风机关键技术的突破，复合材料叶片、机舱罩和导流罩等产品的成型工艺技术越来越倾向于真空导入模塑技术，由此产生的复合材料维修问题也就越来越多。
风电叶片复合材料失效机理及预测
风电叶片复合材料失效机理及预测一、风电叶片复合材料概述风电叶片是风力发电机组的关键部件之一，其主要作用是将风能转化为机械能，进而驱动发电机发电。
随着风电技术的不断发展，风电叶片的尺寸和功率等级也在不断增加，对叶片材料的性能要求也越来越高。
复合材料因其轻质、高强度、耐腐蚀等优点，成为风电叶片制造的首选材料。
风电叶片复合材料通常由增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）和基体材料（如环氧树脂、聚酯树脂等）组成，通过特定的工艺方法复合而成。
二、风电叶片复合材料失效机理风电叶片在运行过程中，会受到复杂的载荷作用，包括周期性的气动载荷、疲劳载荷以及极端天气条件下的随机载荷等。
这些载荷会导致复合材料内部应力的产生和分布，长期作用下可能会引发材料的损伤和失效。
风电叶片复合材料的失效机理主要包括以下几种：1. 疲劳损伤风电叶片在运行过程中，由于风速的不断变化，叶片会经历周期性的气动载荷作用，导致材料内部产生循环应力。
在循环应力的长期作用下，复合材料内部的纤维和基体之间可能会产生疲劳裂纹，裂纹的扩展最终可能导致叶片的断裂失效。
2. 冲击损伤风电叶片在运行或运输过程中，可能会受到冰雹、飞鸟、叶片间的碰撞等冲击载荷。
冲击载荷会导致复合材料表面或内部产生冲击损伤，如分层、脱粘、纤维断裂等，这些损伤会降低叶片的承载能力和耐久性。
3. 环境老化风电叶片长期暴露在户外环境中，会受到紫外线、湿度、温度变化等环境因素的作用，导致复合材料发生老化。
老化过程会改变材料的物理和化学性质，如树脂基体的硬化、纤维的强度降低等，从而影响叶片的整体性能。
4. 湿热环境影响风电叶片在湿热环境中运行时，水分和热量可能会渗透到复合材料内部，导致树脂基体的膨胀和软化，进而影响复合材料的力学性能。
此外，湿热环境还可能加速材料的老化过程，增加叶片失效的风险。
三、风电叶片复合材料失效预测为了确保风电叶片的安全可靠运行，对复合材料的失效进行预测和评估是非常重要的。
失效预测可以通过以下几种方法进行：1. 理论分析通过对复合材料的力学行为进行理论分析，建立材料的应力-应变关系模型，预测在不同载荷作用下材料的应力分布和损伤情况。
风力发电叶片修复材料的研发与应用
风力发电叶片修复材料的研发与应用随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，正得到越来越多国家的重视和推广。
而在风力发电系统中，叶片作为最核心的部分之一，起着转换风能为电能的关键作用。
然而，由于长期暴露于风雨等恶劣环境条件下，叶片往往会出现磨损、裂纹、脱落等损坏情况，导致风力发电效率降低。
因此，研发和应用有效的叶片修复材料对于提高风力发电系统的可靠性和经济性至关重要。
叶片修复材料的研发主要包括两个方面：一是开发高性能的修复材料，二是研究修复工艺和方法。
首先，研发高性能的叶片修复材料是关键。
良好的修复材料应具备以下几个方面的特点：首先，具有良好的耐候性和化学稳定性，能够抵御长期暴露于高温、紫外线、酸碱等环境条件带来的损伤和老化。
其次，具有优异的黏附力和粘接性能，能够有效粘结叶片表面和修复材料，确保修复后的叶片具有足够的强度和刚性。
此外，还需要具备一定的弹性和韧性，以适应叶片在风力发电过程中的受力和变形情况。
最后，修复材料的成本也是一个重要的考虑因素，因为大规模应用需要经济实惠的材料。
目前，国内外已经研发出许多具有潜力的叶片修复材料。
其中，纤维增强复合材料在叶片修复中得到了广泛应用。
通过表面处理和粘接技术，将纤维增强复合材料与叶片进行粘接，可以有效增加叶片的强度和耐久性。
同时，纤维增强复合材料还具有重量轻、成本低、易加工等优点，可以满足叶片修复材料的多样化需求。
此外，纳米材料、聚合物修复材料等也在叶片修复材料研发中得到了广泛关注。
这些先进材料不仅具备优异的性能，而且在制备工艺上也有较大突破，能够提高叶片修复工艺的效率和可靠性。
其次，研究修复工艺和方法也是不可忽视的一部分。
叶片修复工艺的核心在于精确定位和修复损伤区域，合理选择修复材料和粘接方法，并进行适当的表面处理。
传统的叶片修复方法主要包括手工修复、真空吸附修复等，但效率低、成本高、质量难保证等问题制约了其大规模应用。
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风机叶片修复材料浅谈内容摘要风力发电机组长期在恶劣的自然环境中暴露运行，不仅要承受强大的风载荷，还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击，以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀。
为了提高损伤修复过程中所使用复合材料的载荷、耐腐蚀和耐冲刷等性能, 必须对所使用叶片修复材料中的树脂基体系统进行精心研究和筛选, 对传统叶片修复工艺进行创新。
采用性能优异的环氧树脂, 改善玻璃纤维/树脂界面的粘结性能, 提高叶片的承载能力, 扩大玻璃纤维在大型叶片中的应用范围。
研究结果表明叶片修复过程中合理使用的复合材料完全可以达到在恶劣工作环境中长期使用的性能要求。
关键词:风力机; 叶片; 环氧树脂;引言随着风力发电机单机功率的不断提高，叶片的质量和尺寸也越来越大，对叶片的要求也越来越高：要求叶片质量轻且分布均匀，外形尺寸精度控制准确；具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负荷的考验；叶片旋转时的振动频率特性曲线正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、抗紫外线照射和抗雷击的性能好；发电成本较低，维护费用最低。
叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。
因此，轻质高强、耐蚀性好、具有可设计性的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是目前国内大型风机叶片生产及修复的首选材料。
本文主要探讨了风机叶片生产和修复过程中所用的主要材料玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，以及PVC材料。
一、叶片损伤原因为了提高风机的发电效率，风机绝大多数处在地理、气候环境相对恶劣的地区，从而导致风机叶片容易遭受损伤。
其中对于风机叶片发生故障率最大的损伤原因是雷击，而且雷击往往会给风机叶片带来较严重的损伤甚至报废。
其次为风沙磨损、酸雨腐蚀，导致叶片表面出现麻点，影响风机使用寿命。
飞鸟撞击也是造成风机叶片损伤的一大杀手，由于风机所在地人眼稀少，所以飞鸟较多，飞鸟撞击往往会使风机叶片表面大面漆胶衣脱落。
另外由于风机叶片质量和体积较大，所以运输和吊装存在较大难度，不可避免的造成一定程度的损伤，发生率较小但若发生后果不堪设想，可能直接导致叶片报废，不可修复。
最后叶片材料老化也是导致风机叶片损伤的一大原因，但是由于材料质量在不断提高，所以发生概率会越来越小。
二、叶片损伤实例照片雷击造成损伤Lightning12534风沙磨损造成的损伤飞鸟撞击造成的损伤吊装运输是造成的损伤材料老化自然开裂造成的损伤三、叶片损伤部位及概率以装机容量为5万kw的某风场33台某国产风机为例，巡检33台投运将近2年风机，其中5台风机的5支叶片存在不同程度的损伤，单台风机叶片出现故障率高达15%左右，而且发现其中3台风机为叶片损伤部位在叶尖，叶尖损伤概率达60%。
四、叶片修复的必要性国内的风力发电场遍布大江南北，所处地理条件和气候环境各不相同。
北方的低温、风沙、强辐射、雷雨天气集中，南方的高温、高湿、盐雾、飞鸟多等都存在各自不同的自然条件。
再加上国内投运风机型号种类繁多导致所使用叶片的结构、材料更是五花八门，其综合性能差异较大，风机选址也经常性的为了提高发电量而将风机树立在最高点，而致使风机遭受雷击的几率较高，叶片材料也随着投运时间的增长导致其各种性能不断降低而出现不同程度的老化情况。
而且风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24小时的处于工作状态，这就使材料易于受到损害，一旦某一部位受损，这个部位就成为整支叶片的薄弱所在，如果不停机及时维修不仅会影响风机发电量及发电效率，而且如果事故扩大就会造成叶片折断、报废甚至出现倒塔等一些列不可预测的严重后果。
五、叶片修复材料的重要性高质量的叶片修复=50%的叶片修复材料质量+50%材料的正确使用叶片修复材料主要为环氧树脂材料，而环氧树脂的种类更是五花八门，所以正确的选择环氧树脂材料最为关键。
材料的性能上有很大差异，如使用不慎不仅不能达到修复的效果而且还会使损伤范围加大，造成不可修复的严重后果。
六、叶片修复材料性能要求恶劣的环境和长期不停地运转,对叶片的要求有:比重轻且具有最佳的疲劳强度和机械性能, 能经受暴风等极端恶劣条件和随机负荷的考验;叶片的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常,传递给整个发电系统的负荷稳定性好;耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。
但是随着风机叶片运行时间的增长伴随着叶片老化出现损伤，叶片修复材料必须达到以致超过出厂时的各项性能要求要求，叶片的原材料主要由增强材料、环氧树脂、夹芯材料三部分组成。
叶片修复材料6．1 增强材料对于同一种基体树脂来讲, 采用玻璃纤维增强的复合材料制造的叶片其强度和刚度的性能要差于采用碳纤维增强的复合材料制造的叶片的性能。
但是, 碳纤维的价格目前是玻璃纤维的10倍左右,由于价格的因素,目前的叶片制造采用的增强材料主要以玻璃纤维为主。
随着叶片长度不断增加,叶片对增强材料的强度和刚性等性能也提出了新的要求, 玻璃纤维在2MW 风机复合材料叶片制造中逐渐出现性能方面的不足。
为了保证叶片能够安全地承担风能载荷, 风机叶片可以采用玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料结构。
但是在叶片修复过程中由于所用的碳纤维量较少所以完全可以应用碳纤维增强环氧树脂复合材料对损伤叶片进行修复。
6．2 环氧树脂环氧树脂应满足以下基本性能条件:固化方便:选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0-180℃温度范围内固化;粘附力强:环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。
环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度;收缩性低:环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。
它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2% );力学性能: 固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能;电性能: 固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料;化学稳定性:通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。
像固化环氧体系的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。
适当地选用环氧树脂和固化剂, 可以使其具有特殊的化学稳定性能;尺寸稳定性:上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性;耐霉菌:固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。
6．3 夹芯材料为了提高叶片的刚度同时又能减轻叶片的重量, 在叶片中添加了夹芯材料, 常用的夹芯材料有两种, 一种是轻木, 另一种是PVC泡沫。
但是不管是哪种夹芯材料都应满足以下的特点:（1）比重小;（2）有极高的强度和硬度;（3）比热小, 受气温变化影响小;（4）有良好的抗化学腐蚀性能;（5）有良好的防火性能;（6）与树脂有良好的结合性。
七、满足性能要求的材料种类及特点7．1增强材料玻璃纤维增强叶片的受力特点是在玻璃纤维方向能承受很高的拉应力,而其它方向承受的力相对较小。
叶片结构是由蒙皮和腹板组成,蒙皮采用夹芯结构, 中间层是轻木,上下面层为玻璃纤维增强材料。
面层由单向层和,±45°层组成。
单向层可选用单向织物或单向玻璃纤维铺设,一般用7：1或4：1玻璃纤维布,以承受由离心力和气动弯矩产生的轴向应力。
为简化成型工艺,可不用±45°玻璃纤维布层,而采用1：1玻璃纤维布,均沿轴向铺设,以承受主要由扭矩产生的剪切应力,一般铺放在单向层外侧。
腹板的结构形式也是夹芯结构。
但是,在蒙皮与腹板的结合部位,即梁帽处必须是实心玻璃纤维增强结构。
这是因为此部分腹板与蒙皮相互作用,应力较大,必须保证蒙皮的强度和刚度。
经过对长度为10-60m的叶片进行的统计表明,叶片质量按长度的三次方增加。
叶片轻量化对运行、疲劳寿命、能量输出有重要的影响。
同时为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架,叶片必须具有足够的刚度。
既要减轻叶片的质量,又要满足强度与刚度要求, 有效的办法是采用碳纤维增强材料。
碳纤维增强材料的拉伸弹性模量是玻璃纤维增强材料的2-3倍。
2MW叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。
经过分析,采用碳纤维/玻璃纤维混杂增强的方案,叶片可减重20%-40%。
因此采用碳纤维/玻璃纤维混杂增强对抑制质量的增大是必要的,同时降低了风能成本,叶片也可具有足够刚性和长度。
尤其是在翼缘等对材料强度和刚度要求较高的部位,使用碳纤维作为增强材料,这样不仅可以提高叶片的承载能力,由于碳纤维具有导电性,及可以有效地避免雷击对叶片造成损伤。
7．2环氧树脂根据分子结构, 环氧树脂大体上可分为五大类:缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂和脂环族类环氧树脂。
复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚类环氧树脂, 而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A 型环氧树脂)为主。
二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。
其中大多数的分子是含有两个环氧基端的线型结构。
少数分子可能支化, 极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。
因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。
环氧树脂的控制指标如下:环氧值: 环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标, 环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。
环氧值是指每100g 树脂中所含环氧基的物质的量数。
环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。
环氧当量的含义为含有1mol环氧基的环氧树脂的克数;无机氯含量: 树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化,同时也影响固化树脂的电性能, 因此氯含量是环氧树脂的一项重要指标;有机氯含量: 树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,其含量应尽可能地降低,否则也会影响树脂的固化及固化物的性能;与其粘度或软化点。
应用于2MW 风机复合材料叶片的环氧树脂,最好选用高环氧值(> 0. 40)的树脂,如618、6101,其渗透性好, 强度较好。
环氧树脂一般和添加物同时使用,以获得应用价值。
添加物可按不同用途加以选择,常用添加物有以下几类: 固化剂、改性剂、填料、稀释剂等。
固化剂是必不可少的添加物,选用加温固化的固化剂,一般用酸酐、芳香类固化剂;改性剂的作用是为了改善环氧树脂的柔性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。
常用改性剂有: 聚硫橡胶、聚乙烯醇叔丁醛、丁腈橡胶类、酚醛树脂类、聚酯树脂、尿醛三聚氰胺树脂等。
7．3夹芯材料轻木, 又称南美轻木、巴尔沙木, 它是由紧密排列的细胞结构组成的, 经过烘焙, 杀菌处理, 具有轻质高强等特点。
是目前叶片夹芯材料中最优的选择。
另外考虑材料价格PVC与PE材料也是不错的选择，它具有以下几项共同优点:（1）极高的强度-重量比;（2）突出的抗压缩性能;（3）良好的面板粘接性能;（4）操作简单, 工艺性好;（5）良好的绝热、隔音性能;（6）高抗冲击性和抗疲劳性;（7）良好的阻燃、低烟密度和烟毒性;（8）优良的耐水性能;（9）操作温度范围达到-212℃-163℃。