复合材料叶片修补技术研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 关于真空灌注成型工艺的介绍
• 1.1.1 真空灌注成型工艺产生的背景
• 1.1.2 真空灌注成型工艺的基本原理
• 1.1.3 真空灌注成型工艺有关材料的要求
• 1.1.4 真空灌注成型工艺的特点
• 1.2 复合材料叶片中的缺陷
• 1.3 复合材料叶片缺陷的修补方法
• 1.3.1 注射树脂修补法
• 1.3.2 填充和灌注树脂修补法
• 1.4 复合材料缺陷修补的研究进展
• 1.4.1 国内研究现状
• 1.4.2 国外研究现状
• 1.5 本论文研究的目的及主要内容
• 第2章 几种不同缺陷以及修补方法的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验的主要原材料
• 2.2.2 实验的主要仪器设备
• 2.2.3 实验方法及其过程
• 2.2.4 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 标准试样的力学性能分析
• 2.3.2 缺陷试样的修补结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 挖补技术在缺陷修补中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验主要原料及仪器设备
• 3.2.2 实验方法及其过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 标准试样的拉伸性能测试结果与分析
• 3.3.2 标准试样拉伸断裂效果及其分析
• 3.3.3 标准板材树脂含量测试结果与分析
• 3.3.4 缺陷板材树脂含量测试结果与分析
• 3.3.5 缺陷试样的修补结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 缺陷修补在叶片中的实际应用与结论
• 4.1 缺陷修补在风机叶片中的实际应用
• 4.2 结论
• 致谢
• 参考文献