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低溫環境對葉片設計的影響

2015-12-22 來源:復合材料譯評站 瀏覽數:1751


  2.1高溫環境
  高溫條件下,由于空氣密度降低,載荷通常不會增大。
  2.2低溫環境
  低溫環境,疲勞載荷計算需要在年平均溫度及其對應的空氣密度下進行。
  對于極限載荷,需要在NTM和NWP的正常外部條件下,綜合考慮年平溫度及其對應的空氣密度。
  EWM1工況除了默認狀態,還需綜合考慮年最低溫度對載荷計算結果的影響。
  50年一遇的ETM\EWS\EWM\EOG\ECD\EDC等工況,需要綜合考慮年平均溫度的影響。如果當地的風況和溫度條件可以修正,需要將對應的修正考慮到載荷計算中。
  DLC 8.X工況,運輸、安裝、維護和維修的極限溫度需要定義為年最低溫度,且在用戶手冊中也必須說明。
  3 極限溫度對葉片的影響
  風機葉片在運行、空轉或停機時通常會承受較大的結構載荷。因此,在葉片結構設計時需要考慮預期最惡劣的溫度條件。這個極限溫度條件,也同樣要在機艙罩和擋雨環上考慮。
  但評估最大和最小運行溫度的情況是,需要考慮如下因素:
  1)   年最低和最高環境溫度;
  2)   太陽輻射;
  3)   葉片顏色;
  4)   葉片結構的熱容量和熱傳導系數;
  5)   防除冰的葉片加熱系統。
  材料及其測試,需要考慮是否滿足年最低溫度高于-30攝氏度,年最高溫度是否低于50攝氏度。
  如果溫度超過以上范圍,需要進行進一步的材料測試和結構評估。同時,也需要考慮極限溫度對葉尖凈空的影響。
  只有當絕大部分疲勞載荷工況所發生的溫度超過了正常范圍,才需要做進一步的疲勞校核判斷。
  3.1高溫環境
  需要確認葉片在設計所容許的溫度范圍內的樹脂和粘接膠的熱穩定性。如果玻璃化轉化溫度(Tg),熱變形溫度(HDT),或相關的材料特性,高于年最大溫度至少15攝氏度時,無需做進一步驗證。
  對于所有在局部最大運行溫度下可能變化的結構屬性,均需進一步在給定的最大局部運行溫度下進行測試,至少需要測試如下幾項:
  1)   泡沫的彈性模量和強度;
  2)   層合板纖維方向的壓縮強度(需要確認單向織物最低允許溫度下的90度拉伸模量和強度及失效應變;還需確認±45度織物在最低允許溫度下的剪切強度和模量);
  3)   粘接件的連接強度(需要確認典型粘接結構下的剪切性能),包括預埋螺栓在內;
  此外,還需考慮層合板的面板粘接強度。
  如果測試結果顯示,材料屬性在特定的局部運行溫度下發生了改變,則需要進行進一步的結構校核評估,至少需要包括如下幾項:
  1)  如果泡沫的彈性模量和強度屬性改變,則需重新進行屈曲分析;
  2)  如果纖維方向的壓縮強度改變,則需要重新進行纖維失效分析;
  3)  如果粘接結構的粘接強度改變,包括預埋螺栓套在內,則需重新進行粘接粘接失效分析
  需要證明葉片的整體力學性能在局部最大運行溫度下沒有超出設計容許的最大范圍,從而確保其不會影響載荷的有效性。需要重新評估葉片變形和葉尖凈空。
  3.2低溫環境
  當溫度低于年最低溫度時,葉片的層合板和粘接膠可能發生結構性能改變,因此需要通過動態性能測試(比年最低溫度低10度的條件下測試)進行驗證。
  對于所有在局部最低運行溫度下可能變化的結構屬性,均需在此溫度下進行進一步的測試驗證,至少包括如下幾項:
  1)  泡沫的彈性模量和強度;
  2)  層合板垂直于纖維方向的拉伸強度,σ22,和面內剪切強度(需要確認單向織物最低允許溫度下的90度拉伸模量和強度及失效應變;還需確認±45度織物在最低允許溫度下的剪切強度和模量);
  3)  粘接結構的粘接強度(需要確認典型粘接結構下的剪切性能),包括預埋螺栓套;
  4)  塑性材料的脆性。
  此外,還需考慮面板的粘接強度。
  如果測試結果顯示相應的材料屬性發生變化,需進行進一步的結構校核分析,至少包括如下幾項:
  1)   如果泡沫的彈性和強度發生改變,需重新進行屈曲分析;
  2)   如果垂直于纖維的拉伸強度或剪切強度改變,則需重新進行纖維間失效分析;
  3)   如果粘接結構的粘接強度發生改變,包括預埋螺栓套,則需重新進行粘接失效分析;
  4)   阻尼對載荷的影響
  需要證明葉片的整體力學性能在局部最低運行溫度下沒有超出設計容許的最大范圍,從而確保其不會影響載荷的有效性。需要重新評估葉片變形和葉尖凈空。

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葉片 風機
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