风电叶片用高模玻纤的开发与应用分析

以风电叶片专用高模量玻璃纤维为研究对象,将其与E玻纤进行了纤维性能差异对比,并利用相应的玻纤单向布制备层合板,对比了层合板的力学性能和单向布的工艺性能,选取3个型号的风电叶片进行了等刚度换算。结果表明,高模玻纤具有更高的抗拉强度、弹性模量、耐化学腐蚀性以及耐疲劳强度;在特征单层厚度和垂直渗透性能相当的情况下,高模玻纤层合板的力学性能均有不同程度的提升;高模玻纤在风电叶片主梁帽中的应用使得风电叶片的质量减轻和成本降低。     

高模玻纤单向织物在风电叶片主梁帽中的应用对比

对四种高模玻纤分别进行了浸胶纱的拉伸性能、层合板的单层厚度及0°拉伸性能的研究,并对四种高模玻纤对工字梁刚度的影响进行了模型分析。四种高模玻纤具有相近的原纱拉伸模量,层合板在等纤维体积含量下具有相近的0°拉伸模量,但是在真空导入成型工艺中,由于单层厚度的差异导致纤维体积分数不同,从而具有不同的0°拉伸模量。在应用于同样铺层的工字梁时,单层厚度为0.78mm的高模玻纤层合板对应的工字梁刚度比单层厚度为0.83mm的高模玻纤层合板增加约6%。     

喷胶对复合材料风电叶片剪切性能的影响

研究喷胶对复合材料叶片剪切性能的影响。模拟不同类型玻纤布在模具上铺设时进行喷胶固定的过程,采用真空灌注工艺(VIP)制作复合材料样板,使用锻烧法测试不同样板中玻纤的体积含量,从理论上分析了纤维含量与复合材料面内剪切强度的关系,以及利用万能试验机对复合材料样条进行层间剪切性能破坏测试。结果表明,使用喷胶后,单向布复合材料的纤维含量基本没变化,三轴向布复合材料玻纤含量下降了6.9%,单向布复合材料的层间剪切性能下降了61.4%,三轴布复合材料的层间剪切性能下降了18.8%,因此,喷胶禁止在以单向布为主的复合材料铺层里使用,在铺设三轴布复合材料时可以适量使用。     

叶片主梁弯扭耦合设计研究

风机叶片正向超大型化、轻质化和高性能化方向发展.高效率的风电机组必然要求高性能的风轮叶片,气弹剪裁则是获得高性能叶片的一种有效方法,而弯扭耦合是实现气弹剪裁的一种途径.本文通过研究弯扭耦合的控制参数,建立了弯扭耦合的理论估算公式,并对现有750kw叶片主梁重新进行弯扭耦合设计.研究结果表明,碳纤维取代玻纤单向布对主梁的重新设计,将大大提高叶片的整体性能.     

高模量玻璃纤维在2MW风机叶片上的应用

本文通过对2MW风机叶片的载荷进行分析,从合理选材的角度,把改进增强材料的性能作为提高叶片抗弯刚度的主要途径,结合质量设计,给出了材料主要测试数据,通过使用FOCUS软件进行载荷分析、结构静强度分析,对高模量玻璃纤维做为梁帽增强材料的可行性进行了验证,试验结果表明:采用高模量玻璃纤维单向布与普通玻璃纤维相比,梁帽质量降低了21.2％,整个叶片质量降低了8.3％,效果显著.     

风电叶片用单向复合材料厚度变化研究与分析

风电叶片主梁帽通常采用单向经编织物,通过真空导入成型复合材料。由于真空导入工艺的特点以及织物参数的影响,都会对叶片设计带来一定的困难。选用国内外四种常用单行玻纤织物,研究了复合材料成型工艺和织物参数对复合材料厚度的影响。研究发现单向复合材料厚度与层数存在线性关系,而工艺参数对厚度影响不明显,织物参数对复合材料厚度有明显的影响。研究将为风电叶片设计提供一定支持,并为玻纤企业生产工艺参数调整提供了一定的借鉴意义。     

多层复合材料弹性模量理论估算

本文采用材料力学和层板理论方法,对由玻纤表面毡、编织毡、单向布、方格布组成的多层复合材料弹性模量进行计算,得出计算公式。举例计算结果两者误差很小。此外复合材料中的孔隙率对弹性模量有一定的影响,当孔隙率为5%时,弹性模量降低4.6%。     

风电叶片疲劳测试动态应变受温度的影响

在不同的环境温度下,风电机组风轮叶片主要单向布复合材料的模量受温度影响较大,温度的变化导致叶片的刚度变化,从而自振频率也发生变化,最后导致叶片疲劳测试动态应变发生变化。而对于疲劳测试载荷的控制主要依据动态应变。研究了温度如何影响疲劳测试中的叶片,并总结出如何调节变频器以获得较稳定的关键区域动态应变,从而保证施加的疲劳测试载荷的准确性。     

单向织物的不同制造方法

单向织物的不同制造方法近年来,国外资料上常见到一个产品名称—单向织物（ｕｎｉｄｉｒｃｃｔｉｏｎａｌｆａｂｒｉｃｓ）,在玻纤产品目前中常作为一个类别列出,其制造厂商也很多。细观之,这类产品的制造方法有以下三种：１．机织单向布在一个方向（经向或纬向）用较...     

为客户提供高附加值的创新玻璃纤维产品和服务

成立于1883年的PPG工业公司（以下简称“PPG”）是玻纤、涂料和特殊产品的领先供应商，主要为工业、交通运输、消费品和建筑等多个领域及其售后市场的窨户提供服务．其连续拉丝玻璃纤维产品包括：单股直接纱，合股纱、无捻粗纱、短切原丝、热塑性连续长纤（LFT）、短切毡、连续毡、方格布、单向布、双向布，多轴向布，复合毡、     

走江苏特色的玻纤发展之路

介绍了目前江苏省玻璃纤维与玻璃钢的发展状况和形势、产业结构、在全国领先的特纤、电子布、增强基材、产业织物等产品、玻纤树脂复合材料、SMC/BMC模塑料、风力发电用FRP叶片和机罩、覆铜板、玻纤增强热塑性复合材料、FRP制品等情况。分析江苏省各项产业优点与不足,指明今后玻璃纤维发展方向。     

我国电子玻纤生产技术发展与产品开发方向

本文详细介绍了我国大陆玻纤工业电子玻纤的生产技术发展历程、生产现状,并讨论了其生产发展特点：池窑拉丝已成为我国玻纤工业生产技术升级换代及高速增长的强大动力并成为玻纤工业规模化生产的主导;全行业生产规模连年持续增长,产业集中度逐步提高;玻璃纤维深加工、高附加值产品逐年增多,玻纤制品出口连年持续增长;探讨了电子玻纤新产品开发方向：薄型系列电子布、低介电常数电子布、开纤电子布、混纺或混织电子布、新型后处理剂电子布,同时提出了几点建议。     

非线性本构关系的确立及其工程设计应用

通过调研论证和实验研究，确立了适合我国玻纤复合材料工程设计的非线性本构方程。重点研究修正了Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ和Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ两个非线性本构模型。改进了Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ模型的参数确定方法；并采用应力叠加原理对该模型进行了合理有效的扩充。提出了双轴硬化系数的概念并加以表达式定量，研究表明，玻纤复合材料只存在双轴硬化现象。完成了玻纤复合树科层合板在复杂载荷下直到ＦＰＦ（第一层破坏）发生时的非线性响应和刚度分析的全过程。单向偏轴拉伸实验，单向板和层合板的平面双轴实验证明，所确立的非线性本构关系是可行的，所提出的工程计算方法是精确实用的。     

新型混杂增强材料用于风电行业

现代兆瓦级风力机叶片要求创新的设计和材料概念,以解决随着叶片长度增加而迅速增加的重量和成本。碳纤/玻纤混杂增强材料能提供一个令人感兴趣的方案,它综合碳纤维性能和玻纤良好的加工性能。Devold公司使用高强度碳纤维已开发了几种高性能混杂增强材料。通过引入Devold公司开发的一种新型缝合及织物改性技术,对这些无卷曲织物增强材料进行优化。测试这些材料的灌注性能和力学性能,和现在叶片标准玻纤复合材料方案进行比较。     

我国电子玻纤的生产发展及新产品开发方向

回顾我国电子玻纤的生产发展历程、历年市场发展规律与规模,并介绍了我国当前电子玻纤新产品开发方向:薄型系列电子布、低介电常数电子布、开纤电子布、混纺或混织电子布、新型后处理剂电子布。     

预固化温度对风电叶片复合材料性能的影响

设计了四种预固化制度对风电叶片用树脂静力性能和单向织物的复合材料疲劳性能进行了研究,研究结果表明预固化温度对环氧树脂基体和复合材料的静力学性能影响不显著,但对复合材料的疲劳性能具有较大的影响,通过实验测试验证了预固化温度对疲劳性能m值的影响趋势,结合叶片制造不同预固化温度对复合材料叶片制造出现的泛白现象进行了分析,明确了玻纤增强树脂基复合材料的制造固化过程的温度边界。     

碳/玻混杂纤维复合材料塔杆防覆冰研究

提出了碳纤维作为加热元件应用于复合材料塔杆除冰的设想,设计了多层复合材料的基本结构,采用缠绕碳/玻混杂技术制备防冰复合材料塔杆,研究了单向碳纤维复合材料和混杂玻纤/碳/玻纤复合材料的电阻性能以及温度对电阻的影响,并研究了复合材料的力学性能,满足使用要求。     

风电叶片拉挤片材主梁树脂与片材之间粘接强度分析

使用拉挤片材制作风电叶片主梁,拉挤片材材质为普通高模单向布,建立叶片有限元模型,模型采用SHELL181单元建立,施加叶片静强度载荷,最终分析出主梁危险区域.拉挤片材与片材横向之间存在间隙,此间隙在叶片主梁中是由树脂填充,考虑到此间隙粘接强度是设计薄弱区,本文基于此处进行验证.由于SHELL181单元不能有效分析出拉挤...     

RTM工艺中玻纤增强材料渗透率的测量与分析

通过对树脂传递模塑成型工艺中广泛使用的纤维增强材料——玻纤连续毡渗透率的测量和分析，建立了该增强材料在模具中的纤维体积含量与渗透率之间的关系，考察了纤维增强材料的渗透率与注模时间的关系，分析对比了纤维增强材料的结构型式对注模时间和纤维浸透性的影响。结果表明；随着纤维体积含量的增大，渗透率迅速下降，对于玻纤连续毡，其渗透率ｋ与纤维体积含量ｖｆ的关系可以表示为一个多项式；在恒定的压力下，渗透率大，注模需要的时间越短，体积含量相同的玻纤连续毡和玻纤方格布比较，玻纤连续毡的渗透率约大一倍，而所需注模时间约为玻纤方格布的１／２；玻纤方格布中存在渗透率相差特别大的两大区域是造成其浸透性差的主要原因。     

树脂基体对玻纤单向复合材料力学性能的影响

采用玻璃纤维增强聚氨酯(PU)树脂与环氧树脂(EP)分别制备了两种单向复合材料,通过动态接触角与纤维拔出法表征了玻纤与树脂的润湿性和界面强度,并研究了单向复合材料静态与动态力学性能。结果表明,与环氧树脂相比,聚氨酯树脂黏度低和表面张力小,与玻纤之间具有更低的动态接触角和更高的界面强度,使得PU/玻纤复合材料具有更优异的静态力学性能;但在动态测试下,与EP/玻纤复合材料相比,PU/玻纤复合材料具有较低的储能模量、较高的损耗模量和玻璃化转变温度。