风电叶片用碳纤维复合材料研究进展

双碳背景下，为实现净零排放，作为清洁可再生能源的风能的大规模利用已是全球共识，特别是随着发电成本的降低及节能减排需求的提升，全球风能发电行业发展迅猛。随着风电叶片长度的不断增加，碳纤维复合材料因其轻质高强、可设计性及低成本等优势，成为风电行业不可替代的主要原材料。本文回顾了全球风电市场及风电叶片的成型工艺和材料，重点阐述了维斯塔斯风电叶片主梁的革命性创新设计成果-拉挤碳板叠层灌注工艺，碳板主梁提高了叶片强度，降低了叶片质量，并有效降低制造成本，极大地促进了碳纤维复合材料在风电叶片上的应用；展望了风电叶片的发展趋势，随着风电行业迎来更大的发展，必将进一步提升碳纤维复合材料的需求。     

大型复合材料风电叶片模具整体设计与制造技术

本文总结了中材科技风电叶片股份有限公司在大型复合材料风电叶片模具方面的经验,详细阐述了复合材料风电叶片模具的设计和制造技术,讨论了风电叶片模具设计和制造过程中应注意的一些问题。     

复合材料风电叶片先进制造技术研究现状

复合材料风电叶片行业将步入新的调整和转型阶段,发展数字化自动化制造将成为风电叶片产业大势所趋。介绍了智能温控模具、自动铺层技术、智能打磨系统、数字化生产集成技术等复合材料风电叶片先进制造技术研究现状及发展趋势,以期为后续构建和实现复合材料风电叶片自动化及进一步的智能化制造提供参考。     

复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策

综叙复合材料在风力发电机转子叶片上的应用及生产现状,介绍现有复合材料风电叶片的结构、材料体系、生产工艺及发展方向等,针对目前大型风电叶片生产过程中遇到的一些问题提出解决方案或构想。可以预见,随着叶片的日益大型化,内置热源的大型复合材料组合模具、改进的真空导入树脂模塑法及可回收利用的热塑性叶片可能是今后风电叶片的主要发展方向。     

分段式风电叶片研究进展和发展趋势

分段式风电叶片是解决长叶片运输和制造困难的有效方法。综述了分段式风电叶片相关的基础研究和技术发展概况,分析了大型复合材料分段式叶片的连接构造特点,展望了分段式风电叶片技术和应用发展趋势。     

典型叶根褶皱对风电叶片强度影响的初步研究

选取大型复合材料风电叶片叶根为研究对象,利用有限元方法,初步研究典型叶根褶皱对风电叶片强度的影响。首先建立含褶皱复合材料平板模型,探讨褶皱位置对构件强度的影响。选取某2 MW叶片,建立含褶皱叶根有限元模型,分析受压状态下,褶皱层数、宽度、高宽比等因素对风电叶片强度的影响。计算结果表明:构件越薄,靠近中间位置褶皱对叶片强度的影响越大;随着褶皱宽度、层数和高宽比的增加,叶片强度有不同程度的降低。研究所得到的初步结论为风电叶片褶皱类缺陷处理提供参考,并为进一步深入研究打下基础。     

大型风力机复合材料叶片技术及进展

本文介绍了大型风力机复合材料叶片技术现状,叙述叶片气动、结构、工艺等关键技术.随着风力机组向大容量方向发展及海上风能的开发利用,将对风力机复合材料叶片的设计、材料及制造提出了挑战.     

风电叶片复合材料的研究进展及其应用

概述了热固性风电叶片复合材料及其制造工艺的研究进展。针对目前传统材料制备的风电叶片退役后处理起来比较困难,给环境造成了不良影响的情况,着重介绍了可回收利用的热塑性复合材料和生物质复合材料的研究进展。简要介绍了以碳纳米管为增强相的新型风电叶片复合材料的研究进展。     

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。     

风电叶片复合材料结构缺陷无损检测研究进展

主要介绍了超声波、声发射和红外热成像等无损检测技术在风电叶片复合材料结构检测中的应用,从而推动我国大型风电叶片全尺寸结构缺陷评价控制和认证体系的形成。     

全球风电复合材料发展概况

概述了全球风电市场的发展形势，简介了复合材料风轮叶片的规格、产量和市场价值，着重介绍了叶片各部分的制造工艺实例和制造叶片用的各种材料的研发情况。     

风电叶片用单向复合材料单层厚度影响因素研究

风电叶片用单向复合材料的单层厚度是非常重要的设计参数,不准确的设计取值将使得风电叶片的主梁帽和腹板粘接厚度超差,叶片结构寿命大幅度降低。本文系统地研究了两种典型的风电叶片用单向复合材料的厚度变化规律,发现单层厚度主要受原材料种类、铺层数的影响,而一些典型的工艺参数如真空度、温度等则影响很小。研究还发现总厚度与层数存在线性关系,可以用数学模型描述。此项研究为合理使用原材料进行叶片设计打下了良好的基础。     

风电机组叶片涂装要求及质量控制

风电叶片是风电机组的核心部件之一,主要采用环氧玻璃钢复合材料,要求使用寿命达20a,需要进行重点涂装保护。高效的防护效果取决于防护涂层的设计、表面处理、涂装工艺、涂料质量及涂层质量的控制等。简要介绍叶片典型的涂装体系以及涂装质量、涂料质量的控制。     

工业软件用于制造风电叶片等大型零部件

正真空灌注工艺被广泛用于制造大型零部件,如风电叶片或机翼箱。但是,确定排气位置和注射策略对大型复杂零部件而言是一个真正的挑战,这些零部件用不同的复合材料和嵌件制成,因此树脂沿厚度方向不会流动均匀。直到最近,还没有一种模拟软件能准确地处理这种需要体积模拟的大型或复杂零部件。一些公司不得不采用多种昂贵和耗时的试验来获得一种有效率的制造过程。(1)针对大型零部件PAM-RTM2010是ESI公司专业工业软件复合材料模拟套件中的一部分,用于复合材料零部件的设计、性能和制造模拟。PAM-RTM2010版包括一个高性能求解程序,可以进行分     

大型风电叶片模具型面控制研究

随着风电产业的发展,风电叶片已由原来的kW级发展到现在的6MW级,甚至更大。风电叶片模具一直采用玻璃钢复合材料,成型工艺采用真空灌注成型。模具长度由最初的10m发展到现在的60m,甚至更长,其型面精度变得愈加难以控制。风力发电的效率高低直接取决于叶片翼形的准确,这就需要叶片模具的型面尺寸与设计值具有较高的吻合度。因此,本文开展了大型风电叶片模具型面精度控制等相关研究。     

风电复合叶片瓶颈成功突破

最近中材科技风电叶片股份有限公司长达40．25m、1．5MW的风电叶片成功批产下线。这是我国自主研制的国内最长的风电叶片。刚刚下线的这套风电叶片代号为Sinoma40．2，由中材叶片公司联合德国著名的叶片设计公司研发制造成功。该叶片为环氧树脂／玻璃纤维（EP／GF）复合材料，基部呈圆筒状，直径2m多，采用国际主流的真空辅助灌注成型工艺和更先进的气动外形设计，     

大型碳纤维复合材料风机叶片成型工艺与发展

本文介绍了风电叶片的纤维增强材料、基体、结构芯材、胶粘剂及辅助材料,同时重点总结了树脂转移模塑（RTM）成型工艺、模压成型工艺和最新的Flex成型工艺在碳纤维复合材料（CFRP）风电叶片的应用进展。通过结合国内外风电的研究现状,分析了CFRP在风电领域的应用与发展。     

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。     

基于真空吸注的风电叶片气动测压管预埋工艺研究

随着风电叶片大型化发展,叶片气弹问题突显,迫切需求在真实叶片上开展外场气动性能测试研究,然而复合材料叶片的表面测压技术仍缺乏一种有效的表面测压孔制作方法。本文以复合材料风电叶片的真空吸注制备工艺为切入点,通过试验研究提出一种风电叶片气动测压管预埋工艺,并获得了两个关键技术:测压管的固定方法和测压管的密封方法,该工艺已重复成功应用于满足气动测试要求的复合材料板件制作。     

基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化

复合材料风电叶片是风力发电系统的关键部件之一,在其全尺寸疲劳测试的周期内,复合材料的结构阻尼及测试环境中气动阻力等因素形成模态阻尼,对风电叶片的动力学特性产生不确定的影响。准确获取风电叶片的振动特性,对于精确设计疲劳测试的加载位置具有重要的理论意义和现实指导作用。本文基于振动理论的传递函数原理将风电叶片的疲劳测试系统简化为单自由度的含阻尼系统的动力学模型,结合有限元仿真模型的频响分析,对风电叶片在疲劳测试中的振动特性展开研究。对三种不同的加载位置比例系数进行讨论,确定疲劳测试中单点加载位置的优化方案,并以LZ76-3.X叶型挥舞方向的疲劳测试为案例,验证有限元仿真分析的正确性和优化方案的可靠性。