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复合材料叶片修补技术研究

蔺美杰

  风能作为一种清洁的可再生资源,解决了当今世界的能源危机,并满足了人们对于环保的要求。因此,风力发电技术备受世人关注。风机叶片是风力发电系统的关键部件之一,由于其外形很大、铺层比较复杂,在制造和使用过程中,总会出现各种缺陷和损伤,不仅影响安全生产,而且会造成经济损失。因此,一方面需从源头上控制工艺流程,减少缺陷;另一方面要完善缺陷修复体系,最大程度恢复其性能。 考虑到风机叶片所用材料,本文首先选用了无碱玻璃纤维方格布/环氧树脂体系制备板材。通过预埋缺陷的方式制备缺陷试样,主要有气泡、浸润不均匀、干斑等。针对不同的缺陷,采用几种不同的修补方法修复,例如挖补手糊工艺、注射树脂法、填充和灌注树脂法等。修复固化完毕的试样,通过力学性能测试,研究各种方法的修复效果,总结不同缺陷适用的修补方法。结果表明:无论出现哪种缺陷,都会影响制品的力学性能;手糊修补比较适用于修补表面存在的气泡,用于内部缺陷的修补效果不好;注射树脂、填充和灌注树脂比较适用于修补内部损伤和浸润不均匀缺陷。 风机叶片在空气中的受力很复杂。因此风机叶片铺层过程中,不仅有用到纤维方格布,还有单向布以及三轴布,以提高其性能。本文采用无碱玻璃纤维三轴布/环氧树脂体系制备板材,制造缺陷并采用挖补手糊工艺修复。将不同的纤维和树脂配方,采用与母体相同的铺覆方式对缺陷进行修补。通过力学性能测试,研究了不同的纤维种类、树脂基体以及挖补手糊修理对缺陷修复的影响。结果表明:随着缺陷(面积:20mm*10mm)深度的增大,试样拉伸强度降低明显,并且缺陷深度超过试样厚度的一半时,拉伸强度基本降至原来的一半以下,修补之后基本没有提高;对于面积相同,深度相同的缺陷,不同修补配方的修复效果基本一致;挖补手糊修补的试样,拉伸过程中,沿修复区域先出现分层,然后再断裂,上下两层的断裂带不一致,两部分断裂时的拉伸强度也不一样;挖补修补的方法,修补效果不如预期,所以在修补时,尽量采用其他的修补方法。……   
[关键词]:复合材料;风力发电机叶片;真空灌注;缺陷;修补
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2011年