方允偉：風電葉片用拉擠復材性能影響因素及測試方法標準探討

 

方允偉：各位領導、各位專家、各位風電行業的同仁，大家下午好！我是來自南京國材檢測有限公司的方允偉。主要分四個部分進行匯報。

拉擠板材性能優異，被廣泛用于大型風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鍵。早些年之前，我們還沒有做風電葉片拉擠板材時，我們給很多拉擠供應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注的主要性能，靜態性能、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注的。

目前，拉擠板材主要的性能相關的測試方法進行了羅列，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，但這里有一些細微的差異，可能會導致測試的結果產生明顯的差異。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，我們申報了國家標準，國家標準已經通過立項答辯，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準制修訂過程中。

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

第二部分，關鍵性能測試及影響因素。

壓縮性能是復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，發現了這樣的影響因素。我們曾經對壓縮做了很多研究分析，一是對不同的標準如何理解，對不同工裝的原理分析。這里有幾個標準，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行測試分析，這是同一個拉擠板，從數據明顯地看出來，不同試驗工裝對試驗結果有明顯的影響，總體分析來看，組合加載工裝更適合于拉擠板材高強高模的組合材料。

關于壓縮試驗，測樣優缺點是可以直接采樣條，相對比較簡單。由于比較厚，載荷傳遞很難達到非常理想的效果。所以，很難達到比較理想的狀態。第二種現在很多加工2毫米，通過將厚度加工薄了之后測，制樣比較復雜，關鍵是盡量減輕對試樣的損傷。如果加工不好的話會產生翹區，再去壓的時候是達不到理想結果，碳玻混結構比較特殊。

（PPT圖示）這是不同厚度測試的結果，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，大家都覺得三點彎曲很簡單，但如果對試樣狀態做分析的話，三點彎曲和四點彎曲有明顯差異。主要是識別狀態不一樣，特別是用到碳纖維拉擠板的復合材料，用四點彎曲測會更加實際的狀態。并不是測的數據越高越好，而是結果要合理。

（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，所以數據可比較性較差，我們對不同拼接寬度的測試結果進行了分析。

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

（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，風電行業用的是線性擬合，其他行業用得是曲線的擬合。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，在進行疲勞實驗時其基體易出現開裂，缺陷擴展快速。

第三部分，關于拉擠板的建議。對于拉伸、壓縮建議統一的制備方式，彎曲也要明確用三點彎曲還是四點彎曲，匹配性有些方法有待完善。制樣與實際使用更貼合，使結果更具有參考意義。

（PPT圖示）和大家分享一段話，復材作為結構件來講，安全很重要，我寫了一段話，安全是準繩，發展是目標，建立方法是手段，實驗驗證是途徑，先嚴后寬是規律，設計制造是一體，質量提升永無止境。

第四部分，關于公司情況。1988年我們成立國家中心，2020年進入到國材集團，現在有三個中心。這是服務理念，業務能力，我們是國家中心，所以我們通過國家資質認定，覆蓋300余類產品，2500余項技術參數。在其他服務領域都有很多能力。

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

謝謝，如果有不對的地方請批評指正。

（文章內容來自于現場速記，未經本人審核）