风电叶片用碳/玻层内混杂VARI成型复合材料结构与性能研究

采用真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺制备碳纤维/玻璃纤维(碳/玻)层内混杂织物的复合材料层合板,系统研究了不同混杂比的层内混杂复合材料的结构与性能。结果表明,随着碳纤维含量的增加,碳/玻层内混杂复合材料的0°拉伸强度逐渐增加而90°拉伸强度稍有下降;0°压缩强度和压缩模量均有上升;弯曲强度稍有降低而弯曲模量逐渐升高;层内剪切强度几乎维持不变;混杂复合材料的储能模量在混杂比达到1∶1时最高,随碳纤维含量继续增加而下降,碳纤维含量的提高也使混杂复合材料的内耗峰明显下降,界面阻尼降低;扫描电子显微镜观察复合材料90°拉伸断裂截面发现,不同混杂比的层内混杂复合材料中环氧树脂对纤维浸润充分,几乎没有观察到纤维拔出与基体的气孔缺陷。     

CF/GF混杂复合材料性能分析及其在风电叶片上的应用

本文通过设计11组碳/玻混杂纤维复合材料(HFRP)样条的拉伸对比实验,分析研究CF与GF的不同混杂比对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着玻璃纤维中加入碳纤维相对体积分数的增大,其拉伸强度和模量也随之增大,断裂延伸率随之降低。通过理论计算,50m长风电叶片主梁帽采用碳/玻混杂复合材料比采用纯玻纤其重量可降低10%~60%,成本将提高150%~310%,而相对于整支叶片重量可降低4%~22%,相对于整机其整体成本相当甚至降低。     

碳/玻混杂纤维的混杂效应及其受力性能研究

碳纤维与玻璃纤维进行层间混杂后用来进行混凝土结构的加固,可以产生较好的正向混杂效应．就混杂纤维的混杂方式．混杂效应和受力性能进行了研究,结果表明：较之单一纤维,混杂纤维复合材料表现出了明显的混杂效应,还可以降低加固成本,综台效益较好。并提出了混杂纤维复合材料在当前工程应用中存在的问题。     

玻/碳混杂复合材料动态拉伸数值模拟研究

复合材料的动态力学性能数值模拟研究对优化结构设计、提高应用安全性有重要意义。本文采用ABAQUS有限元分析软件对玻/碳单轴向经编织物增强复合材料的动态拉伸进行模拟分析,设计了五种铺层方式,分析铺层角对材料力学性能的影响。研究结果表明,该材料属于应变率敏感性材料,拉伸强度随应变率的增加而增加,但失效应变的应变率效应受到铺层角度的影响。同时在不同的应变速率拉伸下,碳纤铺层角为0°时材料的拉伸强度最佳,碳纤铺层角为90°时材料的失效应变最大。     

玻/碳纤维混杂复合材料层合板的振动特性研究

为了获取玻/碳纤维混杂复合材料层合板的振动特性,以玻/碳纤维混杂复合材料层合板为研究对象,基于有限元分析软件ANSYS Workbench分析了夹芯混杂、层间混杂两种混杂方式下的复合材料层合板的振动特性,得到了层合板的混杂类型、铺设厚度、长宽比、铺设角度对玻/碳纤维混杂复合材料层合板固有频率的影响规律.结果表明:夹芯混...     

混杂纤维增强环氧树脂复合材料电缆芯湿热老化性能研究

高温高湿条件下对玻璃纤维/碳纤维混杂增强环氧树脂复合材料电缆芯进行加速湿热老化试验,比较了两种直径的复合材料电缆芯在相同老化条件下的力学性能,并从微观角度分析了湿热老化后力学性能下降的原因。结果表明,该复合材料电缆芯耐湿热老化性能较好,在80℃及RH95%下老化1750h后其弯曲强度保留率大于65%,层间剪切强度保留率大于58%。     

C/G混杂复合材料层合板中分散程度的表征方法研究

对C/G混杂复合材料层合板进行了分类,对层间混杂方式分散度的定量和定性表征方法做了总结和分析。提出了一种同时适用于表征层间和单向层内混杂复合材料层合板分散程度的表征方法。既解决了单纯以混杂比描述混杂复合材料各增强组分与力学性能关系的不足,又可以同时适用于层间和单向层内混杂复合材料分散程度的表征。     

单向碳/玻璃纤维层内-层间混杂复合材料拉伸破坏模式研究

采用碳纤维/玻璃纤维层内混杂单向布,设计了5种不同混杂结构和5种不同混杂比的试件,研究了混杂结构、混杂比对碳纤维/玻璃纤维面内混杂复合材料0°拉伸破坏模式的影响,建立了各自的拉伸破坏模式。结果表明:1相同混杂比、不同混杂结构试件的破坏模式可归结为3类,在进行相同混杂比、不同混杂结构设计时要避免使用两半式[A3]结构;2相同混杂结构、不同混杂比试件的拉伸断裂应力和应变的变化趋势相反,其破坏模式可归结为两类。此种情况下,碳纤维/玻璃纤维混杂比控制在3∶2左右时拉伸性能较好。     

风电叶片碳/玻混编织物的性能研究

目前风电叶片主梁常用玻璃纤维织物,一般单轴向玻纤布真空灌注后0°拉伸模量和0°压缩模量达到极限值48GPa。随着叶片越来越长,考虑到降本和减重的需求,需要开发新型材料,在控制成本的情况下提高材料性能,进而满足设计大叶片的需求。经过一系列打样、对比、测试、优化改进,确定了满足要求的碳/玻混编织物的性能参数,验证了胡克定律,为材料开发、新叶型设计时模量评估提供理论依据。将碳/玻混编织物与玻璃纤维、碳纤维的力学性能进行对比,发现碳/玻混编织物具有更广阔的可设计空间、更充分利用性能。     

风电叶片用碳纤维复合材料大梁制备工艺及性能

通过对比三种不同工艺制成的碳纤维复合材料大梁的各项力学性能,探究风电叶片碳纤维复合材料大梁的最佳制备工艺。结果表明:拉挤工艺制作的碳纤维复合材料大梁,在拉伸、弯曲、层间剪切、压缩性能方面呈现最优的效果,并且保持了较高的纤维体积含量。     

风力叶片用HME玻璃纤维的研制

以E玻璃的SiO2-Al2O3-CaO三元体系中的低熔点配方为基础,加入MgO、TiO2、WO3、Li2O等网络改性剂,调整组成比例研制成功HME玻璃纤维。研究了体系中高模量的氧化物Li2O、WO3、CeO2以及Ti02的比例对玻璃纤维浸胶纱的拉伸强度和模量的影响。经过一系列优化设计制备的HME玻璃纤维浸胶纱的拉伸强度和拉伸弹性模量均高于E玻璃,达到并超过国外商用高模量无碱玻璃纤维的技术指标要求。     

风力发电机碳纤维叶片的发展现状

介绍了碳纤维在风力发电机中的应用,通过测试对比其应用优势,研究了碳纤维复合材料方向性问题以及碳纤维叶片的避雷问题。简述了碳纤维在风力发电机上的应用趋势,以及碳纤维目前存在的难点及解决方案。     

风电叶片用碳纤维拉挤板材国产化树脂性能的研究

随着风电叶片长度的增加,对增强材料的刚度和强度等性能提出了新的要求,使用碳纤维增强已经成为一种发展趋势。选取了国产化的拉挤树脂,对树脂黏度、凝胶时间以及浇筑体性能进行了研究。研究发现:国产化的拉挤树脂具有良好的流动性和浸润性,树脂凝胶时间较长,固化时间较短,非常适于拉挤工艺对树脂的要求;拉挤树脂固化浇筑体的拉伸和弯曲性能均满足拉挤风电复合材料的性能要求。     

复合材料与风机叶片

介绍了风机叶片研发的趋势以及复合材料叶片设计、分析、材料、制造和试验验证的相关技术,给出了碳纤维在叶片上应用的现状和前景以及有关叶片的新兴技术。提出了发展我国叶片技术的相关建议。     

单向玻纤增强BMI复合材料的酸雨和温热老化行为

针对潮湿和酸雨多发地域的航空器用复合材料老化问题,模拟酸雨和温热(普通热水)环境,研究了单向玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂(BM I)复合材料(UGFRBC)吸水行为,通过红外光谱仪、力学测试装置、热力学分析装置分别表征了老化前后复合材料基体的结构、弯曲性能、层间剪切性能、动态粘弹性和玻璃化转变温度,分析了酸雨与温热环境下吸湿率对复合材料力学性能影响,建立了一种预测该复合材料酸雨和温热老化力学性能的经验公式。     

长玻纤增强聚丙烯热塑性复合材料制备风光互补发电系统风能叶片的模具设计和注射成型

对长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)和短玻纤增强聚酰胺(SFT-PA6)的性能进行了测试与比较。常温时(23 ℃),悬臂梁缺口冲击强度前者比后者提高3.44 %,吸水率后者比前者高100 %,模收缩率前者比后者低10 %;低温时(-30 ℃),前者的冲击强度提高了16 %~24 %。通过优化的模具设计、模流数值计算分析和注塑工艺条件实验,选择最佳注塑工艺参数制备LFT-PP叶片,可使叶片疲劳断裂强度的最大静载荷测试值达到150 kg。     

玻璃纤维-铝锂合金层板基于飞机服役环境的湿热老化性能研究

为了探究玻璃纤维-铝锂合金层板(NFMLs)应用于飞机机身、机翼的重要结构的服役性能,对NFMLs进行70℃/85%RH湿热老化处理,在分别处理1500 h、3000 h后,对NFMLs进行基本力学性能分析。结果表明,固化过程已促进了铝锂合金的时效行为,T1相(直径20 nm)开始萌生和长大,并作为主要强化相;同时,湿热老化几乎不影响铝锂合金的沉淀行为。在湿热老化样品中未观察到显著的分层现象,但已产生较多微小裂纹。随着湿热老化时间的延长,NFMLs的性能随之下降;但当经过70℃/85%RH,3000 h处理后,NFMLs依然表现出优异的综合性能。     

树脂对碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料湿态弯曲特性影响

为了探究树脂基体对相同铺层方式下碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料(碳/玻体积混杂比为1.86/1)干态、湿态(100℃水煮2 h)弯曲特性的影响,首先对环氧树脂和乙烯基树脂浇铸体试样分别开展了耐水性加速老化试验,并对两种树脂浇铸体试样在每个老化试验周期下分别开展剩余弯曲特性试验;然后对碳/玻层间混杂复合材料开展干、湿态...     

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。