發(fā)布時間：2021-03-06 08:18

　　風(fēng)電葉片（Wind turbine blades）是風(fēng)電機組中最為關(guān)鍵的部件之一,其成本約占機組的15%-20%,葉片質(zhì)量直接決定機組的風(fēng)電轉(zhuǎn)化效率。主梁、腹板分別是葉片運行時主要承載結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu),為了提高葉片自身的彎曲剛度,二者通過樹脂結(jié)構(gòu)膠進行粘接形成膠結(jié)結(jié)構(gòu),主梁內(nèi)部質(zhì)量及其與腹板膠結(jié)質(zhì)量是影響葉片服役壽命的關(guān)鍵因素。因此,對葉片主梁腹板膠結(jié)質(zhì)量檢測是保證葉片服役安全的必要步驟。超聲波檢測是主梁腹板膠結(jié)結(jié)構(gòu)的主要無損檢測方法,但是傳統(tǒng)超聲檢測結(jié)果容易受到耦合性、儀器噪聲等因素影響,不易于分析檢測數(shù)據(jù)與提取聲學(xué)特征參數(shù),結(jié)果可靠性依賴于檢測人員的經(jīng)驗。現(xiàn)代超聲檢測朝著定量化、圖像化、自動化方向發(fā)展,研究超聲波在主梁腹板膠結(jié)結(jié)構(gòu)的傳播特性,定量分析缺陷尺寸對幅值、頻率聲學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律,并將檢測結(jié)果以圖像形式進行顯示,符合現(xiàn)代超聲檢測的發(fā)展需求。本文的主要研究工作及結(jié)果如下:（1）研究了超聲波在葉片主梁中的傳播特性。采用ANSYS有限元軟件,分別建立了無缺陷和含不同尺寸裂紋、脫層損傷主梁模型,對接收到的回波檢測信號進行能量分析和波形分析。結(jié)果表明:對于不同位置的裂紋,隨著裂紋長度的... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１三維立體風(fēng)電葉片示意圖??圖１－１中淡綠色區(qū)域表示葉根；紅色區(qū)域表示主梁；藍色區(qū)域表示腹板，黃??

裂紋?運輸碰撞、服役損傷等??Ｔｏｆｔ?Ｈ?Ｓ等人［２６ｊ用有限元方法分析了風(fēng)電葉片主梁分層尺寸對強結(jié)果表明：分層尺寸相對于主梁面板寬度的３０％和４０％時，測量的少約１０°／。－２０％，而且分層的大小和強度的降低存在著線性關(guān)系。Ｍ．Ｚｈ］以兩種夾雜雜質(zhì)（蒸餾水和海水）作為缺陷進行實驗研究，人工鋪設(shè)纖層間分別涂上述材料，再對含缺陷的復(fù)合材料樣本和無缺陷的復(fù)合材力學(xué)性能測試。結(jié)果表明：蒸餾水與海水作為缺陷導(dǎo)致材料韌性分別和５０％，層間剪切強度分別減少了?６５．３％和７１．４％。因此，玻璃鋼內(nèi)層缺陷對葉片強度的降低有著較大影響。??據(jù)風(fēng)場統(tǒng)計，引發(fā)葉片失效事故概率最高的是由于粘結(jié)劑的缺失引發(fā)’２８］。因此，風(fēng)電葉片復(fù)合材料膠結(jié)結(jié)構(gòu)的缺陷檢測及缺陷尺寸對膠結(jié)能的影響分析，受到廣大學(xué)者關(guān)注［２Ｗ２］。葉片合模粘接示意圖如１－２主梁、腹板分別是葉片服役時的主要承載結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)，為了提高彎曲剛度，合模時二者通過結(jié)構(gòu)膠進行粘接形成膠結(jié)結(jié)構(gòu)，粘接質(zhì)量的使用壽命，是實際檢測葉片時的工程關(guān)鍵部位，也是本文的研宄對

??圖１－２中主梁、腹板分別是在閉模工藝下成型，再通過結(jié)構(gòu)膠進行盲粘，在??粘接區(qū)域極易粘接不良，產(chǎn)生缺膠、脫粘或氣孔缺陷，如圖１－３所示。??圓??圖１－３粘結(jié)劑缺損實物圖：（ａ）缺膠；（ｂ）氣孔??除了葉片主梁腹板粘接結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)膠缺失外，主梁區(qū)域也容易產(chǎn)生層合??板脫層缺陷［３３３４］。主要是由于主梁材料為玻璃鋼（ＧＦＲＰ），它的制造與成型需要經(jīng)??過裁剪、有序鋪地、加熱固化和模具熱壓四個過程。如果加壓過程壓力不夠或者??不均勻，或者加工工藝過程中如果環(huán)境控制的不好，ＧＦＲＰ中容易引入外界雜質(zhì)，??最常見的模擬夾雜脫層材料為聚四氟乙烯［３５３６］；此外，由于大型風(fēng)電葉片尺寸達??到５２．３ｍ以上，給運輸過程造成困難，容易產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致ＧＦＲＰ內(nèi)部容易產(chǎn)生??裂紋損傷，如圖１－４所示［３７＇３８］。??ｍ?１?ｍｂｍ?ｍ１??圖１－４玻璃鋼內(nèi)常見損傷實物圖：（ａ）裂紋；（ｂ）脫層??目前

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[7]風(fēng)電葉片脫層的無損檢測技術(shù)研究[D]. 陳華華.南京航空航天大學(xué) 2015
[8]風(fēng)電葉片脫層損傷的聲振檢測技術(shù)研究[D]. 陶鵬.南京航空航天大學(xué) 2014
[9]應(yīng)力波在橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的傳播特性及其應(yīng)用[D]. 雷剛.湘潭大學(xué) 2013
[10]MW風(fēng)電葉片用環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料耐候性研究[D]. 盧敏.湖南工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3066750