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方允偉:風(fēng)電葉片用拉擠復(fù)材性能影響因素及測試方法標(biāo)準(zhǔn)探討

2022-08-19 瀏覽數(shù):615

南京國材檢測有限公司(國家玻璃纖維產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心)副總經(jīng)理方允偉方允偉:各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位風(fēng)電行業(yè)的同仁,大家


 
南京國材檢測有限公司(國家玻璃纖維產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心)副總經(jīng)理方允偉

方允偉:各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位風(fēng)電行業(yè)的同仁,大家下午好!我是來自南京國材檢測有限公司的方允偉。主要分四個部分進(jìn)行匯報。

拉擠板材性能優(yōu)異,被廣泛用于大型風(fēng)電葉片的主梁的主要解決方案,目前大家都很清楚,拉擠板材用量飛速增長。拉擠板材主要影響因素是原材料和成型工藝,原材料主要是纖維和樹脂,界面的效果也非常關(guān)鍵。成型工藝方面,為纖維的張力、樹脂的含量、孔吸力及固化工藝的控制都非常關(guān)鍵。早些年之前,我們還沒有做風(fēng)電葉片拉擠板材時,我們給很多拉擠供應(yīng)商做了很多測試和分析,幫很多客戶解決了很多問題。

(PPT圖示)這是目前拉擠板材測試關(guān)注的主要性能,靜態(tài)性能、疲勞性能、物理性能及匹配性能,組合件匹配性能是大家最為關(guān)注的。

目前,拉擠板材主要的性能相關(guān)的測試方法進(jìn)行了羅列,可能不完全,但基本上主要方法在這里。比如拉伸性能方法有很多,但這里有一些細(xì)微的差異,可能會導(dǎo)致測試的結(jié)果產(chǎn)生明顯的差異。我們和客戶溝通交流過程中建議所有的材料,同性測試方法盡量統(tǒng)一,這樣有比較性。

(PPT圖示)這里寫了“無”,拉擠組份含量測試方法缺失,我們申報了國家標(biāo)準(zhǔn),國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)通過立項答辯,等待立項,等立項后,我們希望邀請到同行,如果有興趣的單位或者專家可以參與到后面的標(biāo)準(zhǔn)制修訂過程中。

性能測試影響因素方面,方法有國標(biāo)、ISO標(biāo)準(zhǔn)、試樣形狀、人員、測試設(shè)備和測試規(guī)范性。我一直在從事復(fù)合材料檢驗檢測,從我個人感受認(rèn)識來講,人是最主要的影響因素,方法、設(shè)備基本上固定的,對于人的是操作水平、對標(biāo)準(zhǔn)的理解、測試經(jīng)驗非常關(guān)鍵。同樣的工裝不同的人做,效果完全不一樣。

第二部分,關(guān)鍵性能測試及影響因素。

壓縮性能是復(fù)合材料比較難測的性能,在座有很多專家也在從事測試工作,發(fā)現(xiàn)了這樣的影響因素。我們曾經(jīng)對壓縮做了很多研究分析,一是對不同的標(biāo)準(zhǔn)如何理解,對不同工裝的原理分析。這里有幾個標(biāo)準(zhǔn),比如DIN65380主要是剪切加載,D6641和2850是組合式加載。右邊灰白的圖ISO。

(PPT圖示)這是對不同的工裝進(jìn)行測試分析,這是同一個拉擠板,從數(shù)據(jù)明顯地看出來,不同試驗工裝對試驗結(jié)果有明顯的影響,總體分析來看,組合加載工裝更適合于拉擠板材高強(qiáng)高模的組合材料。

關(guān)于壓縮試驗,測樣優(yōu)缺點(diǎn)是可以直接采樣條,相對比較簡單。由于比較厚,載荷傳遞很難達(dá)到非常理想的效果。所以,很難達(dá)到比較理想的狀態(tài)。第二種現(xiàn)在很多加工2毫米,通過將厚度加工薄了之后測,制樣比較復(fù)雜,關(guān)鍵是盡量減輕對試樣的損傷。如果加工不好的話會產(chǎn)生翹區(qū),再去壓的時候是達(dá)不到理想結(jié)果,碳玻混結(jié)構(gòu)比較特殊。

(PPT圖示)這是不同厚度測試的結(jié)果,采用2毫米,從加工試樣角度來看,測試的效果還可以。

另外,彎曲性能,大家都覺得三點(diǎn)彎曲很簡單,但如果對試樣狀態(tài)做分析的話,三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲有明顯差異。主要是識別狀態(tài)不一樣,特別是用到碳纖維拉擠板的復(fù)合材料,用四點(diǎn)彎曲測會更加實際的狀態(tài)。并不是測的數(shù)據(jù)越高越好,而是結(jié)果要合理。

(PPT圖示)這是拉擠板材組合件性能測試,測下來,不同的客戶鋪陳方式不太一樣,匹配性能會有一些比較大的差異,每一家要求不太一樣,所以數(shù)據(jù)可比較性較差,我們對不同拼接寬度的測試結(jié)果進(jìn)行了分析。

(PPT圖示)這是剪切性能,測試人員要對標(biāo)準(zhǔn)有很好的理解。對拉擠組合件是非對稱的,哪一面朝上,哪一面朝下,測試結(jié)果有明顯差異。針對裂紋擴(kuò)展為均勻穩(wěn)定的組合件標(biāo)準(zhǔn)是適用的。標(biāo)準(zhǔn)的適用性,同行可以一起來商討評估,我們也進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得出來的結(jié)果比較吻合。

(PPT圖示)這是疲勞,不同的試樣形式,疲勞測出來的效果不一樣。這里有兩種形式。

(PPT圖示)這兩個圖比較熟悉,風(fēng)電行業(yè)用的是線性擬合,其他行業(yè)用得是曲線的擬合。為什么放曲線的形式?曲線的形式可以看出來,纖維含量高的拉擠板,其樹脂含量低,在進(jìn)行疲勞實驗時其基體易出現(xiàn)開裂,缺陷擴(kuò)展快速。

第三部分,關(guān)于拉擠板的建議。對于拉伸、壓縮建議統(tǒng)一的制備方式,彎曲也要明確用三點(diǎn)彎曲還是四點(diǎn)彎曲,匹配性有些方法有待完善。制樣與實際使用更貼合,使結(jié)果更具有參考意義。

(PPT圖示)和大家分享一段話,復(fù)材作為結(jié)構(gòu)件來講,安全很重要,我寫了一段話,安全是準(zhǔn)繩,發(fā)展是目標(biāo),建立方法是手段,實驗驗證是途徑,先嚴(yán)后寬是規(guī)律,設(shè)計制造是一體,質(zhì)量提升永無止境。

第四部分,關(guān)于公司情況。1988年我們成立國家中心,2020年進(jìn)入到國材集團(tuán),現(xiàn)在有三個中心。這是服務(wù)理念,業(yè)務(wù)能力,我們是國家中心,所以我們通過國家資質(zhì)認(rèn)定,覆蓋300余類產(chǎn)品,2500余項技術(shù)參數(shù)。在其他服務(wù)領(lǐng)域都有很多能力。

(PPT圖示)這是業(yè)務(wù)范圍。作為第一起草單位,30多年來,我們在玻璃纖維、碳纖維、絕熱材料領(lǐng)域制修訂標(biāo)準(zhǔn)130余項。除了組織參加國內(nèi)也參加國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂,2019年參加了由英國國家物理試驗組織的循環(huán)比對實驗,比對效果很理想。

謝謝,如果有不對的地方請批評指正。

(文章內(nèi)容來自于現(xiàn)場速記,未經(jīng)本人審核)



【延伸閱讀】

標(biāo)簽:

閱讀上文 >> 繆昌志:葉片全生命周期保護(hù)
閱讀下文 >> 陳遠(yuǎn)杰:淺談風(fēng)電葉片開發(fā)機(jī)遇和挑戰(zhàn)

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