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風力機葉片材料的選擇與評價(圖表)

2014-07-15 來源:上海玻璃鋼研究院有限公司 瀏覽數:2009

  2.2.7 樹脂與纖維之間的浸潤性,其測試方法同增強材料。
  2.3 膠粘劑
  目前葉片多采用兩個半模膠接合模而成,膠粘劑是葉片的重要結構材料,直接關系到葉片的強度和剛度,要求膠粘劑具有較高的強度、良好的韌性和良好的操作工藝性。葉片用膠粘劑有環氧膠粘劑和聚氨酯膠粘劑,目前以環氧膠粘劑為主。
  2.3.1 本體性能。主要包括膠粘劑澆鑄體的拉伸性能、壓縮性能、彎曲性能和沖擊韌性等力學性能以及玻璃化轉變溫度。
  2.3.2 填充性能。膠粘劑堆積30mm 高,直到凝膠或進行下一步工序時仍能保持初始狀態。
  2.3.3 放熱峰溫度和凝膠時間。放熱峰溫度要低,凝膠時間應不小于120min,掌握凝膠時間和放熱峰溫度,有利于控制膠粘劑的一次施工用量。
  2.3.4 拉伸剪切性能。這是表征膠粘劑的一項重要指標。測試基材為玻璃鋼- 玻璃鋼。
  2.3.5 拉伸剪切疲勞性能。模擬葉片在不同風況下的工作情況,用來預測葉片內膠粘劑的最終運行情況,要求循環107 次后不失效,是保證葉片壽命的關鍵性能。
  2.4 芯材
  芯材是葉片的關鍵材料之一,在葉片的前緣、后緣以及剪切肋等部位,一般采用夾層結構來增加結構剛度,防止局部失穩,提高整個葉片的抗載荷能力。葉片常用芯材為PVC 泡沫和Balsa。
  大型葉片的發展,對葉片的重量、質量、成本以及材料的一致性提出新的要求,現已開發出新型芯材在風能行業中逐漸得到應用和認可,是未來重要芯材,主要包括:
  2.4.1 聚對苯二甲酸乙二醇酯泡沫(PET)。成本效益好,可為風電葉片提供有益的物理性能,并且可以回收利用。
  2.4.2 聚甲基丙烯酰亞胺(PMI) 泡沫。100% 閉孔結構可以防止樹脂被吸入泡沫內部,減少葉片的重量,具有較高的耐疲勞性能,提高葉片使用壽命。
  2.4.3 纖維增強復合材料芯材。由玻璃纖維和閉孔低密度泡沫組成,可以滿足葉片優化設計,降低葉片的重量和成本,尺寸穩定,密度均勻性能很好,提高葉片均勻性。芯材的選擇主要考慮三個方面的因素:力學性能(強度、剛度和密度)要求、工藝要求(承受的溫度、制品形狀、芯材的加工等)和價格。
  現以PVC 泡沫和Balsa 的性能要求為例,主要包括芯材的密度、壓縮性能和剪切性能,其性能指標見表3 和表4。同時需要對芯材的夾層結構進行力學性能測試,包括拉伸、壓縮、剪切、彎曲和剝離性能。

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