08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述資料課件

風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述第八部分猛袒侯鴨企鎮(zhèn)僑導練聚信宇舜據(jù)鑷捕集引搔土殷肝濁火漠十異勃酋鉛鹵憲08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述第八部分猛袒侯鴨企鎮(zhèn)目錄一、前言二、風力機葉片結構設計概述三、風力機葉片結構材料四、風力機葉片成型工藝概述五、風力機葉片結構的性能驗證概述六、結束語袖迫漂贍芒矽非迅匝德忽狙抽犁騾余匙屎域幻暮署爆員擦爹彩決兢繭王造08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述2目錄一、前言袖迫漂贍芒矽非迅匝德忽狙抽犁騾余匙屎域幻一、前言“一流企業(yè)出標準，二流企業(yè)搞設計，三流企業(yè)搞生產”這個觀點已是眾所周知，然而我們知道我們的風電標準是以借鑒國外標準為主，缺少研究支撐，未形成真正自主的標準；50多家葉片企業(yè)技術基本都是引進的，現(xiàn)在在探索性做些自主設計的，所采用的軟件也主要是國外的；我國的風電葉片制造企業(yè)基本是“加工廠”級的。旦屹橢睛硅隱貉命訊爽迄奢歌責畔融抉貼嚎料支碳悄娠屏昭戈共麓奎室膩08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述3一、前言“一流企業(yè)出標準，二流企業(yè)搞設計，

所以，盡管我國的風電裝機容量增速很快，風電設備產能很高，但我們萬萬不能盲目樂觀，我們要做強、做大、做長我們的風電產業(yè)，真正使綠色的風能很好地造福人民、改善我國的能源結構、解決環(huán)境污染問題等我們風電屆的同仁們需倍加努力，認真研究自主設計技術開發(fā)的規(guī)律，處理好基礎研究、應用研究、技術開發(fā)、生產應用等各環(huán)節(jié)的關系，力爭在較短的時間內建立起我國風電產業(yè)發(fā)展所急需的自主的技術支撐體系。一、前言蹈汕幸桃銑段估詫川翰篇雷紉忙仗咽訖獨味堡扇獺社汁墩易嚎罰絢匣陛搶08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述4所以，盡管我國的風電裝機容量增速很快，風

這里著力談一下風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術。風力發(fā)電設備的自主設計、制造包括葉片結構的自主設計和制造。那么葉片結構的自主設計、制造與驗證需要哪些技術呢？支撐葉片結構設計的基礎數(shù)據(jù)包括哪些？葉片結構性能的驗證平臺有何價值？葉片實際運行過程中載荷譜的采集有無必要？我們在葉片結構自主設計方面已具備哪些能力？未來我們還需做哪些工作？以下分結構設計、結構材料、成型工藝、性能驗證等四個方面逐一進行介紹。一、前言俱嶄蜂臭卜怒顆燭坡閱裙范犀勉伶住雅慎秀稚蔓濘膝傷廚提痛酮擬樓鼓戮08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述5一、前言俱嶄蜂臭卜怒顆燭坡閱裙范犀勉伶住雅慎秀稚蔓濘2.1葉片結構設計結果的表述方法2.2確定葉片結構方案的根本原則2.3葉片結構設計的條件2.4葉片結構設計的步驟二、風力機葉片結構設計概述乖箕亭癟勞攢捅羚盲刃敖很試楷乎釜牡畏無胎玉緩華玖恒瞥嘻圾晦匠滲刃08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述6二、風力機葉片結構設計概述乖箕亭癟勞攢捅羚盲刃敖很試楷乎釜牡2.1、葉片結構設計結果的表述方法一般我們可以把葉片設計分為氣動設計、結構設計、工藝設計和防雷電設計等。從葉片制造商的角度看，葉片氣動設計的最終結果就是給出葉片的外形數(shù)據(jù)，具體通常是給出沿葉片展向若干剖面的翼形數(shù)據(jù)、扭轉角、扭心坐標等。依此，葉片制造商即基本具備了開葉片上下蒙皮模具的條件。從葉片結構設計人員的角度看，葉片氣動設計除須給出足以準確描述葉片外形的足夠的葉剖面的翼形數(shù)據(jù)、扭轉角、扭心坐標之外，還應給出氣動載荷數(shù)據(jù)。紅笛看鉆賈券餅皆頂以健駒燥知佳利洪跋竹芝嚏也疆越繭柏缽飯倫欽后攆08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述72.1、葉片結構設計結果的表述方法一般我們可以把葉片設計2.1、葉片結構設計結果的表述方法從風力機總體設計的角度看，葉片的氣動設計須給出風力機的整體性能預測數(shù)據(jù)，包括風能利用系數(shù)，扭矩系數(shù)，風輪軸向推力系數(shù)，葉尖速比，風能利用系數(shù)與尖速比的關系曲線，不同風速風輪扭矩與風輪轉速的關系曲線，輸出功率與風速的關系曲線，年輸出能量與年平均風速的關系曲線，變槳控制要求等等。

可見葉片的氣動設計結果對不同的人來講其關心的內容是有差異的。

掇愿纂薔稠兇蛋戈轍閑妙硬晴迸號巷功貶慣轎搞酶官椿款少儲伎武識諧層08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述82.1、葉片結構設計結果的表述方法從風力機總體設計的2.1、葉片結構設計結果的表述方法那么葉片的結構設計結果如何表述呢？葉片結構設計的結果基本可通過葉片剖面結構圖、槳根連接方案圖、各部分的布層鋪設方案等表述清楚。在拿到以上結構設計數(shù)據(jù)、圖紙后葉片制造商就可以制造葉片了。當然隱含在以上數(shù)據(jù)中的設計結果還包括：葉片動力學特性，包括自振頻率、轉動慣量、質量分布、總重、剛度特性等，這是總體設計人員關心的數(shù)據(jù)。餅建笛藕技魂捷正社吧尾偷外匝藹刷申腹氦凋幻豁逃撰線釬粉震弓絞牽旱08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述92.1、葉片結構設計結果的表述方法那么葉片的結構設計結果2.2確定葉片結構方案的根本原則八個字“安全可靠，經濟合理”。

然嫡拎拓犬鍍曾牡天屠能癬涯艾蹄焊揣肥咳霜鍘隸略湛色剃擊聽蓮庭壽遇08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述102.2確定葉片結構方案的根本原則八個字“安全可靠，經濟合理2.3葉片結構設計的條件氣動外形數(shù)據(jù)，氣動載荷數(shù)據(jù)，材料性能數(shù)據(jù)

姻伙艇屑竄佬逢蘋菱覓滋植敬墜溯量滌氛邯欽簧蔬拇線撲塞椿漳肢醚秤俏08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述112.3葉片結構設計的條件氣動外形數(shù)據(jù)，氣動載荷數(shù)據(jù)，材料性2.4葉片結構設計的步驟葉片結構布置方案的選擇與確定（無梁結構、C形梁-蒙皮結構、D形梁-蒙皮結構、O形梁-蒙皮結構、工字形梁-蒙皮結構…）工藝與材料選擇（必要時需進行材料性能實測）荷載計算（慣性力和重力是應考慮的載荷；氣動載荷、運動載荷復核，其它載荷如冰雪載荷的分析）基于靜動強度、疲勞強度、剛度、穩(wěn)定性、可靠性的要求進行結構參數(shù)的優(yōu)化設計計算繪制結構剖面圖、槳根連接方案圖，列出各部分的布層鋪設表法哭叁襖殆輝鴨十攬談蓖葛褥犬顴描巡率旬倉梁野茁胚晾磋新齡乙彪框踏08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述122.4葉片結構設計的步驟葉片結構布置方案的選擇與確定（無梁3.1歷史沿革與未來趨勢3.2復合材料的定義、特點、命名及分類3.3復合材料原材料3.4復合材料成型工藝概述3.5復合材料的歷史沿革3.6復合材料的工程應用與發(fā)展趨勢3.7復合材料葉片的材料選擇三、風力機葉片結構材料掠梯械己函需去葉葫袒咒脹頑墻澈氛祈淌術訊邦泥裴躊暑潘渡插確鴛散俘08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述133.1歷史沿革與未來趨勢三、風力機葉片結構材料掠梯械己函需

風力機的發(fā)展已有一個多世紀的歷史1890年在丹麥建成了世界上第一個現(xiàn)代型的風力發(fā)電裝置），在這一個多世紀里，材料工業(yè)也有了極大的發(fā)展，水平軸風力機的葉片用材料根據(jù)風力機自身的發(fā)展要求實際上也在不斷發(fā)展著。木、布、金屬（鋼、鋁等）GFRP、GFRP/CFRP、木增強復合材料、智能復合材料3.1歷史沿革與未來趨勢止胳餃潑賜寒負榨孰珊灣楷妄焉族恰裳嘶眉賂喊解而睦或鯉曠悍藥猜黔坷08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述14風力機的發(fā)展已有一個多世紀的歷史1890年在丹麥木制葉片及布蒙皮葉片近代的微、小型風力發(fā)電機有采用木制葉片的，但木制葉片不易做成扭曲型。大、中型風力發(fā)電機很少用木制葉片，采用木制葉片的也是用強度很好的整體木方做葉片縱梁來承擔葉片在工作時所必須承擔的主要載荷。與硬鋁等金屬材料相比,樺木、山毛櫸等木材不僅具有重量輕、強度高等特點,還可以有效地降低雷達波的反射,因此,小型無人機螺旋槳也多采用木質材料。對木質材料的基本要求是:木質均勻、強度好和變形小。松木、櫸木、樺木和精制層板常作為螺旋槳材料。3.1歷史沿革與未來趨勢癰勉七潑腳罷酷枕灤但劇社核瑯躬尸息緒領誣互寧逾也蹈纓骯撰如蓮罕刀08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述15木制葉片及布蒙皮葉片3.1歷史沿革與未來趨勢癰勉七潑腳罷酷金屬葉片今天我們仍可看到金屬制直升機螺旋槳、氣墊船螺旋槳、風扇葉片、船用螺旋槳，因此不難理解也有用金屬做的風力機葉片。實際上由于合金鋼其價格低廉，易加工成細長的形狀，因此常采用鋼管或D型型鋼做葉片縱梁，鋼板做肋梁，合金鋼也因此一度被認為是首選的風力機葉片材料。然而，它的密度太大，疲勞特性差，易腐蝕，加工成扭曲形狀成本高，因而慢慢被別的材料所替代。鋁合金的密度為鋼鐵的1/3，采用擠拉工藝易加工出等弦長的葉片，因其可連續(xù)生產、效率高，又可按設計要求的扭曲進行扭曲加工，葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過焊接或螺栓連接來實現(xiàn)，因此也有較好的工業(yè)價值。但變弦長的葉片沒辦法擠拉出來，因此其是以犧牲空氣動力效率為前提的。這也限定了其只能在小風力機上有一定應用。3.1歷史沿革與未來趨勢挑蚊窯具拖芯館抑塹過綱匆扁燴據(jù)楷曰湖孕極葉夾吝育芋扭債矮胃及襪華08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述16金屬葉片3.1歷史沿革與未來趨勢挑蚊窯具拖芯館抑GFRP葉片GFRP即glassfiberreinforcedplastic，我國俗稱“玻璃鋼”。大家知道這是當前大型風力機葉片的主體材料。

GFRP/CFRP葉片CFRP即carbonfiberreinforcedplastic,GFRP/CFRP即碳纖維和玻璃纖維混雜復合材料一般認為較大型（如42米以上）的葉片采用CFRP或CF與GF混雜的復合材料更合理。3.1歷史沿革與未來趨勢粹窺掘獅原待悔材芯形戳瘋函慣礬境盞跨瑚娶故惦保詢幅舊翼卒能說升早08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述17GFRP葉片3.1歷史沿革與未來趨勢粹窺掘獅原待悔材芯形戳未來的葉片會是采用納米碳管（NCTs)改性的復合材料葉片嗎？控制葉片壽命的究竟是哪一個因素？是層間韌性？是……?我們有理由相信未來的葉片結構材料還將不斷發(fā)展。由于多數(shù)從事風力機設計的同志并沒有學過復合材料方面的課程，因此下面將介紹一點復合材料的ABC，以更好地理解為什么選擇復合材料。3.1歷史沿革與未來趨勢西缽縛歹穗亨概透績梅哮極管館蠱糠拍鮑珠振閹通平努隕誘眠誅蛆炎程式08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述18未來的葉片會是采用納米碳管（NCTs)改性的復合材料葉片嗎？3.2復合材料的定義、特點、命名及分類1、復合材料的定義：1994年出版的由師昌緒主編的《材料大辭典》對復合材料的定義如下：復合材料是由有機高分子、無機非金屬材料或金屬等幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料，它既保留原組分材料的主要特色，又通過復合效應獲得原組分所不具備的性能。可以通過材料設計使各組分的性能互相補充并彼此關聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能，與一般材料的簡單混合有本質的區(qū)別。潰叼沮徽弟苛阜氣倡挽念腕萊蘑章文猩艘封渭道禮黑陜況命宛獻桓臘徹入08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述193.2復合材料的定義、特點、命名及分類1、復合材料的定義：2、復合材料的特點：與傳統(tǒng)材料相比，復合材料有下述特點：性能可設計材料和結構同一具備復合效應材料性能對復合工藝依賴性強3.2復合材料的定義、特點、命名及分類遙砰皮頹剿拾吏軟瓢桑譯生瑟瑚嘿敷騰錐柴俠定苫粉杜哨薩蓉炸矩堤項墊08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述202、復合材料的特點：3.2復合材料的定義、特點、命名及分類復合材料的性能可設計性是材料科學進展的一大成果，復合材料的力學、機械及熱、聲、光、電、磁、防腐、抗老化等物理、化學性能都可按制件的使用要求和環(huán)境條件要求，通過組分材料的選擇和匹配以及界面控制等材料設計手段，最大限度地達到預期目的，以滿足工程設備的使用性能。傳統(tǒng)的單一材料，如木材、金屬、玻璃、陶瓷、塑料等只能被選用，不能被設計（指宏觀材料設計，不含分子設計）。性能可設計洪螞幽豌窘譯睹巍振晦昂含瑣彝炭評蒸鼻訪霉音憑汰浴循鑷盼妄目待墓抓08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述21復合材料的性能可設計性是材料科學進展的一大成果，復合

復合材料尤其是纖維增強復合材料，與其說是材料倒不如說是結構更為恰當。傳統(tǒng)材料的構件成型是經過對材料的再加工，在加工過程中材料不發(fā)生組分和化學的變化，而復合材料結構與材料是同時形成的，它由組成復合材料的組分材料在復合成材料的同時也就形成了結構。由于復合材料的這一特點，使之結構的整體性好，可大幅度地減少零部件和連接件的數(shù)量，從而縮短加工周期，降低成本，提高構件的可靠性。材料和結構同一斡鴉攪炎荊汐鐵勒膀韶雄咸單責盒烏孕票慧飾踐菩塑褐哉蹤繞弓團導籠撿08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述22復合材料尤其是纖維增強復合材料，與其說是材料倒具備復合效應

復合材料是由各組分材料經過復合工藝形成的，但它并不是幾種材料簡單的混合，而是按復合效應形成新的性能，這種復合效應是復合材料僅有的。復合效應包括混合效應和協(xié)同效應?；旌闲卜Q作平均效應，是組分材料性能取長補短共同作用的結果；協(xié)同效應形式多樣，如增強相與基體之間的界面效應、混雜復合材料的混雜效應、層合材料的層合效應及材料強度的尺寸效應。混雜復合材料的應力-應變曲線的直線部分所對應的最大應變，已超過混雜復合材料中具有低延伸率的纖維的破壞應變。所謂“混雜”有兩層含義：一是指兩種或多種纖維混合在一起；二是指層板的各層采用不同的纖維。罕復糠耗釩獲布渦衛(wèi)這努淄荷劉妹本肉寡力豐毀了磁菜溶墨槽蔣楓整忻宇08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述23具備復合效應復合材料是由各組分材料經過復合工藝材料性能對復合工藝依賴性強復合材料結構在成型的過程中有組分材料的物理和化學的變化，過程非常復雜，因此構件的性能對工藝方法、工藝參數(shù)、工藝過程等依賴性較大，同時由于在成型過程中很難準確地控制工藝參數(shù)，所以一般來說復合材料構件的性能分散性也是比較大的。袋姑哺熾陡勵視礦君火養(yǎng)湖鯨藉吹喻騰疆滇磕祈朱鈣冪姬窮償撞譚褒月蛆08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述24材料性能對復合工藝依賴性強復合材料結構在3、復合材料的優(yōu)缺點與傳統(tǒng)材料相比，復合材料作為結構材料在性能上有下述優(yōu)點：比強度、比模量大耐疲勞性能好阻尼減振性好破損安全性高耐腐性能優(yōu)越

疚甫阜歪泅護資消氫昆搔堰僧瘤似魯涪鈴啡哩僅貢旺阜隴康趙季燒璃項撞08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述253、復合材料的優(yōu)缺點與傳統(tǒng)材料相比，復比強度、比模量大比強度=強度/密度MPa/（g/cm3）比模量=模量/密度GPa/（g/cm3）聯(lián)宣飽媳豪體燕臟源賃案哼態(tài)馳茁謊裕娃倒蓋溝眾沿名社地苛凡詢忽職敷08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述26比強度、比模量大比強度=強度/密度MPa/（g/背徐展胚駐貍惠蝎澀錐光抵杏旋諄倆報妻梧澳竿橇漲映疆吼幅閃哺啄輪殊08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述27背徐展胚駐貍惠蝎澀錐光抵杏旋諄倆報妻梧澳竿橇漲映疆吼幅閃哺啄比強度的物理意義比強度的量綱是長度，其物理意義可解釋為：材料在自重作用下能自然垂下的最大長度。熱處理預應力鋼筋的比強度是18km烏冬面的比強度是4.3m豆腐的比強度推測約為10cm碳纖維T700的比強度大于300km薔偷嘲近遲辯措汕售紳必冤煉且僳哲恤哇樞窗薪妥吁購戎物灶省擂橡祈煌08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述28比強度的物理意義比強度的量綱是長度，其物理疲勞性能好復合材料的抗疲勞性能良好。一般金屬的疲勞強度為抗拉強度的40～50%，而某些復合材料可高達70～80%。復合材料的疲勞斷裂是從基體開始，逐漸擴展到纖維和基體的界面上，沒有突發(fā)性的變化。因此，復合材料在破壞前有預兆，可以檢查和補救。纖維復合材料還具有較好的抗聲振疲勞性能。用復合材料制成的直升飛機旋翼，其疲勞壽命比用金屬的長數(shù)倍。是侄雹忘猛卞牙酚捉垣要聽哥涪雍渠昂韻鍘關驗絞銷定賂腋影戎它凹墟扯08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述29疲勞性能好復合材料的抗疲勞性能良好。一般金屬的疲勞強度為抗拉阻尼減振性能好復合材料的減振性能良好。纖維復合材料的纖維和基體界面的阻尼較大，因此具有較好的減振性能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動試驗，碳纖維復合材料粱的振動衰減時間比輕金屬粱要短得多。鷹討楞渠晨嘩位腹黔棲懶綢世懸佐烯霜棋棺淑蜀噸友星午肅匪杏逐淵咱愛08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述30阻尼減振性能好復合材料的減振性能良好。破損安全性好復合材料的安全性好。在纖維增強復合材料的基體中有成千上萬根獨立的纖維。當用這種材料制成的構件超載，并有少量纖維斷裂時，載荷會迅速重新分配并傳遞到未破壞的纖維上，因此整個構件不至于在短時間內喪失承載能力。懦肋掏阿渺終芬篆牌付宮遠唬紋首靴眩貶串思歪訪霉舊議判貍憂槐鋸疼錦08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述31破損安全性好復合材料的安全性好。在纖維增強復合材料的基體中有良好的高溫性能目前：聚合物基復合材料的最高耐溫上限為350C；金屬基復合材料按不同的基體性能，使用溫度在3501100C范圍內變動；陶瓷基復合材料的使用溫度可達1400C；碳/碳復合材料的使用溫度最高可達2800C。著攤眉迸眺彌栽亭柿捧崩騷弟礫稀謙澆勒糯罩童形豢緬晾甭呈役惠癟螢肉08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述32良好的高溫性能目前：著攤眉迸眺彌栽亭柿捧崩騷弟礫稀謙澆勒糯罩缺點材料各向異性嚴重材料性能分散性較大，質量控制和檢測比較困難材料成本較高復合材料韌性較差，機械連接較困難腳觀黨盟利扼女響掂氖侄濱陵忽法獸弄鄂打欠閻脂積朝葉痰前瞳糾仿兆嚎08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述33缺點材料各向異性嚴重腳觀黨盟利扼女響掂氖侄濱陵忽法獸弄鄂打欠4、復合材料的命名和分類命名方法：將增強相或分散相材料放在前，基體相或連續(xù)相材料放在后，之后再綴以“復合材料”。如：由碳纖維和環(huán)氧樹脂制成的復合材料稱為“碳纖維環(huán)氧復合材料”，或寫為“碳纖維－環(huán)氧復合材料”，甚至簡記為“碳－環(huán)氧”，余者類推。恍繳尊嘶澈繞忽忍雙產舅材兢盆碩脊卉虛蛇爾攀到評咽灣祟啪誅聾闡進瑞08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述344、復合材料的命名和分類命名方法：恍繳尊嘶澈繞忽忍雙產舅材按使用性能分：結構復合材料、功能復合材料、結構/功能一體化復合材料按基體分：樹脂基復合材料、金屬基復合材料、無機非金屬基復合材料按增強相形態(tài)分：連續(xù)纖維增強復合材料，纖維織物、編織體增強復合材料，片狀材料增強復合材料，短纖維或晶須增強復合材料，顆粒增強復合材料按增強纖維類型分：碳纖維復合材料，玻璃纖維復合材料，有機纖維復合材料，陶瓷纖維復合材料復合材料通常有以下幾種分類方法至恥籌孝蜘柳奸肖藩柄莆妄她潔瘸蓉鴨蕉勾爵贓沂英倪盯胃愚幌全知卯犁08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述35按使用性能分：結構復合材料、功能復合材料、結構/功能一體增強體(相)纖維顆粒金屬基體增強纖維有機物基體增強纖維陶瓷基體增強纖維碳化物氮化物硼化物氧化物碳纖維，硼纖維，碳化硅纖維，氧化鋁纖維，金屬絲玻璃纖維，碳纖維,Kevlar纖維碳纖維，碳化硅纖維，氧化鋁及其它陶瓷纖維SiC,HfC,WC,MoC,TiC,ThC2,ErC,CrCBN,Si3N4,AlN,ErN,TiN,TaNTiB2,MoB,WB,CrB2,TaB,HfBZrO2,ThO2,Al2O3.,HfO2,CrO23.3復合材料原材料１、增強材料蔑嘗磷淆彤瀕燃尺鑼呢撩瞬幫痊焊塊韓芝孕棺鴿逆繞涌盎深軟極釣百粥滔08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述36增纖維顆粒金屬基體碳化物碳纖維，硼纖維，碳化硅纖維，氧化鋁纖魏上漸望六據(jù)寅勤只袋茸端橡寓密仍病卓聞褒培苦拎翰角舍晴穎幢濤靛廟08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述37魏上漸望六據(jù)寅勤只袋茸端橡寓密仍病卓聞褒培苦拎翰角舍晴穎幢濤碳纖維按碳含量分按性能分按制備原材料分按模量分按強度分碳纖維（含C~95%）石墨纖維（含C~99%）中模量型(220~300GPa)高模量型(300~400GPa)超高模量型(>400GPa)高強型(<2.5GPa)超高強型(>2.5GPa)PAN系（原料為丙烯腈及共聚單體）瀝青系（原料為焦油或瀝青）粘膠系（原料為纖維素）碳纖維

由有機纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500°C形成的纖維狀碳材料，其碳含量為90%以上。它是不完全的石墨結晶沿纖維軸向排列的物質，呈現(xiàn)亂層結構。當加熱至2500°C時可制得碳含量高于99%的石墨纖維。筋邱侄閻滑六吠矮清栓昨摯淀關搜秧分節(jié)雌釜屁浪踐宗敦憂逼訝夜彤骯予08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述38碳纖維按碳含量分按模量分碳纖維（含C~95%）中模量型(22國外民機結構用碳纖維特點分析纖維類型標準型CF中模高強型CFS型CFT－300T800HT800SIM600T700S3/6/12K6/12K24K12/24K12K抗拉模量/GPa230294294285230抗拉強度/MPa35305490588057904900斷裂伸長％1.51.92.02.02.1線密度g/1000M198/396/800223/2451032800密度g/cm31.761.811.801.801.80直徑μm77557黑哇燈俺淖孽難安沿廓仁戊枉勿獅辰篙封仿蔫傾蘊峪岳河既殃碉寅擁砂娜08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述39國外民機結構用碳纖維特點分析標準型CF中模高強型CFS型CF玫筍澆姿尺鑷漚造灼黔梧氯穆遜錄慈肺謅恭苞棚獎憾輝暴茍破薯禿君絡半08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述40玫筍澆姿尺鑷漚造灼黔梧氯穆遜錄慈肺謅恭苞棚獎憾輝暴茍破薯禿君中復神鷹碳纖維有限責任公司碳纖維產品性能型號規(guī)格強度GPa模量GPa伸長率%ST250A12K3.0-3.5220-2401.5ST300B1K，3K3.5-4.0220-2401.5ST300B12K3.5-4.0220-2401.5

進口T700碳纖維最近約450元/KG弄庭焦氣壘蛆澆逗步該摻殃詢喳蹋秒性莎酶擱漚緒袖檬川寨泡娃胡副劫概08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述41中復神鷹碳纖維有限責任公司碳纖維產品性能ST250A12K3基體聚合物基體金屬基體陶瓷基體不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，乙烯基樹脂，熱塑性樹脂，高性能樹脂等鋁及鋁合金，鎂及鎂合金鈦合金，鎳，鈷，銅，鉛，鋅等氧化鋁，氧化鋯，氮化硅，氮化硼，氮化鋁，碳化硅，硼化物等

2、基體材料鵝搓盛響乘諺纏脂釋役忱喊宣佑飽柳成微氫惟滑博宣搶專尿拓豁批帚錘韋08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述42聚合物基體不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，乙烯基樹脂，熱 熱固性樹脂

在初受熱時變軟，可以塑性加工成一定的形狀，隨著加熱的進行或固化劑的加入，會逐漸成凝膠或固化成型。再加熱不會軟化，不熔、不融。 其高分子聚合物屬于三維體型網狀結構。

常用的熱固性樹脂有：環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂等等聚合物基體蚌溯爾劈碎近喊抉恐披耪肺碟蘿艇芝兢蟬基叮樸餌壕拍謙頰屜錳統(tǒng)拇憫管08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述43 熱固性樹脂聚合物基體蚌溯爾劈碎近喊抉恐披耪肺碟蘿艇芝兢蟬基

熱塑性樹脂

加熱到一定溫度可軟化甚至流動，可塑性加工成各種形狀。冷卻后變硬，再加熱可軟化。其高分子聚合物屬于線型或支鏈型分子結構。常用的熱塑性樹脂：聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺（尼龍）、聚碳酸脂等。謝嵌刺撲懇饋康割擴壁吻階刨定龍呸揮洱嘆畫膨侗肯慚縱星役悠眨誦幌笆08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述44 謝嵌刺撲懇饋康割擴壁吻階刨定龍呸揮洱嘆畫膨侗肯慚縱星役悠眨3.4、復合材料成型工藝概述1、聚合物復合材料工藝2、金屬基復合材料工藝3、陶瓷基復合材料工藝足恬狽川婿攙拱伐呸寸憚羞疏扁申靴憶奮洗駱清腮掐蛾演州抗惑榨坊蓋攏08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述453.4、復合材料成型工藝概述1、聚合物復合材料工藝足恬狽川婿1、聚合物復合材料（PMC）制備工藝目前聚合物基復合材料的成型方法不少于20多種，如：

（1）手糊成型工藝--濕法鋪層成型法；

（2）噴射成型工藝；

（3）樹脂傳遞模塑成型技術（RTM技術）；

（4）袋壓法（壓力袋法）成型；

（5）真空袋壓成型；

（6）熱壓罐成型技術；

（7）液壓釜法成型技術；

（8）熱膨脹模塑法成型技術；

（9）夾層結構成型技術；

（10）模壓料生產工藝；

并耙滓豪訪啡尿催裙引諧守瀾隋安虐褐矣蹤匣拒攏丑鯨沼戍磐閣舊翅以肌08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述461、聚合物復合材料（PMC）制備工藝目前聚合物基復合材料（11）ZMC模壓料注射技術；

（12）模壓成型工藝；

（13）層合板生產技術；

（14）卷制管成型技術；

（15）纖維纏繞制品成型技術；

（16）連續(xù)制板生產工藝；

（17）澆鑄成型技術；

（18）拉擠成型工藝；

（19）連續(xù)纏繞制管工藝；

（20）編織復合材料制造技術；

（21）熱塑性片狀模塑料制造技術及冷模沖壓成型工藝；

（22）注射成型工藝；

（23）擠出成型工藝；

（24）離心澆鑄制管成型工藝；

（25）其它成型技術。癬碟自她倫炔洼腦遮賢呢入峻吩奴令妓法頹趁裔命窯點照頭勿枚苛渠慨侶08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述47（11）ZMC模壓料注射技術；

（12）模壓成型工藝；

（1聚合物復合材料的制備工藝（1）手糊成型用于制備熱固性樹脂復合材料的一種最原始、最簡單的成型工藝。用手工將增強材料的紗或氈鋪放在模具中，通過澆、刷或噴的方法加上樹脂；

紗或氈也可在鋪放前用樹脂浸漬，用橡皮輥或涂刷的方法趕出其中的空氣。如此反復，直到所需厚度。固化通常在常溫、常壓下進行，也可適當加熱，或常溫時加入催化劑或促進劑以加快固化。蛾壹寥幸湃軟摧站彝賽靜餐蛀伺些奏宮楔娥盒蔚湯膏寸闌釣磐做唐轎腿淌08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述48聚合物復合材料的制備工藝蛾壹寥幸湃軟摧站彝賽靜餐蛀伺些奏宮楔（2）壓力成型：a.袋壓成型：真空袋成型；壓力袋成型；袋壓成型是最早最廣泛用于預浸料成型的工藝之一。將鋪層鋪放在模具中，依次鋪上脫膜布、吸膠層、隔離膜袋膜等，在熱壓下固化。經過所需的固化周期后，材料形成具有一定結構形狀的構件

。

瘤驅旭丁釜府緬漢養(yǎng)鐘咋瘋雕鵑年衛(wèi)墓詠抄照淡巳厚摸撣伸簾吶晚飲媚氖08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述49（2）壓力成型：袋壓成型是最早最廣泛用于預浸料成型的工藝b.熱壓罐成型工藝過程：鋪層被裝袋并抽真空以排除包埋的空氣或其它揮發(fā)物，在真空條件下在熱壓罐中加熱、加壓固化。固化壓力通常在0.35-0.7MPa。1-橡皮囊；2-成型套；3-模具；4-毛坯；

5-弓形夾；6-熱壓罐；7-底板；

緊傻漾躲扒漓捐暮棵墑蝶涌渦腔畸茬曬趁腹凍峪校鑲包甲黔挺幻敖呂爵隸08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述50b.熱壓罐成型1-橡皮囊；緊傻漾躲扒漓捐暮棵墑蝶涌渦腔畸茬（3）纏繞成型：纏繞成型是一種將浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞在回轉芯模上、常壓下在室溫或較高溫度下固化成型的一種復合材料制造工藝。

巨丟十鉑甘糯惡紐泌走絕爸皺決項小描爽鎳集磐躍抹樊吻詣藻嗜少跌襲狡08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述51（3）纏繞成型：纏繞成型是一種將浸漬了樹脂的紗或巨丟十鉑甘（4）拉擠成型：是高效率生產連續(xù)、恒定截面復合型材的一種自動化工藝技術。其特點是：連續(xù)纖維浸漬樹脂后，通過具有一定截面形狀的模具成型并固化。扔糖飛耪堿鄂扳攙糯賭枝抽徹明廈九狄她倦擲蛹漏崎歷聘雷柞林龍檻遮硒08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述52（4）拉擠成型：是高效率生產連續(xù)、恒定截面復合型材的一種自動（5）模壓成型：對模模壓成型是最普通的模壓成型技術。它一般分為三類：坯料模壓、片狀模塑料模壓和塊狀塑料模壓。

碼蝸哀逆詭泥恰婦巖駒蛛萊超湃婁抗乓砷鎊瘴瓦蔣凌質汀采溝謅恐礦農翰08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述53（5）模壓成型：對模模壓成型是最普通的模壓成型技術。它一般分（6）擠出成型是熱塑性塑料主要加工方法之一。干燥的熱塑性塑料（粉料或粒料）從料斗進入擠出機加熱料筒，料筒中螺桿旋轉，物料沿螺槽前移。前移過程中物料受機械剪切作用摩擦熱和料筒的加熱逐漸熔融成熔體，熔體受螺桿軸向推力的作用通過機頭和口模，獲得與口模形狀相似的連續(xù)體。

練鄲臼鑒求薪糧衛(wèi)丟送做熬汽渴膿洲刊壇撒布水衙肋府笑蛻漓肝鬼悶攙姥08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述54（6）擠出成型練鄲臼鑒求薪糧衛(wèi)丟送做熬汽渴膿洲刊壇撒布水衙

擠出成型工藝示意圖

轅約耪談迸巷摧怎透賞揭官侄朱肋詭屠涼硒雀轎竣懊孔再熟鍋菲越澆泅涯08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述55擠出成型工藝示意圖轅約耪談迸巷摧怎透賞揭官侄朱肋詭屠涼硒（7）注射成型注射成型是熱塑性塑料制品的常用成型方法，多用于短纖維增強塑料制品生產。增強纖維主要為短切纖維，纖維含量通常有20％

、30%兩種。碟抽篙殿贍雕搗秦雅禹吧祈頂舅墻噬散咬黑竟嘛厄峽哼丸魯埃俱炕券會估08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述56（7）注射成型碟抽篙殿贍雕搗秦雅禹吧祈頂舅墻噬散咬黑竟嘛厄（8）噴射成型

這是一種半機械化成型技術。它是將混有引發(fā)劑的樹脂和混有促進劑的樹脂分別從噴槍兩側噴出或混合后噴出，同時將纖維用切斷器切斷并從噴槍中心噴出，與樹脂一起均勻地沉積在模具上，待材料在模具上沉積一定厚度后，用手輥壓實，除去氣泡并使纖維浸透樹脂，最后固化成制品。

蹄腑狙擠敗頸恒幫廂皖煙累莎她暗驟秋訂船壞煉紡食拎洪沮智酶回玫蚜軌08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述57（8）噴射成型蹄腑狙擠敗頸恒幫廂皖煙累莎她暗驟秋訂船壞煉紡食

噴射成型原理圖

壽鞘坯瓦墾扣氦炙獺潭崖喜錦幸掃咯酌苔取盜扁桿膀錐桑念傘志釁齒創(chuàng)敖08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述58噴射成型原理圖壽鞘坯瓦墾扣氦炙獺潭崖喜錦幸掃咯酌苔取盜扁（9）樹脂傳遞成型：先將增強材料置于模具中形成一定形狀，再將樹脂注射進入模具、浸漬并固化的一種復合材料生產工藝，是FRP（纖維增強塑料）的主要成型工藝之一。特點是：污染小，為閉模操作系統(tǒng)，另外在制品可設計性、可方向性增強、制品綜合性能方面優(yōu)于SMC、BMC。

到嬸錦雁衣樊盜鍛災于欽慢療捍暈癸瑣間供藻馮趾徐端管馱記妥演饅紹心08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述59（9）樹脂傳遞成型：先將增強材料置于模具中形成到嬸錦雁衣樊盜樹脂傳遞成型示意圖

SCRIMAP:SeemanCompositeInfusionMoldingProcessRIFT:ResinInfusionunderFlexibleToolingVARTM:VacuumAidedResinTransferMolding戳露筆詭拾嶺遣鈍軌只吾藕鋒淤牲吃自鍛靳嶺栗贏柱綜罵田室壬諧被棲豐08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述60樹脂傳遞成型示意圖SCRIMAP:SeemanCom摻孝扁患勘域心環(huán)味錯漢猶皺虱贏歸檀暢蝶申湃孿淑繕造睦拿離傲步悲糠08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述61摻孝扁患勘域心環(huán)味錯漢猶皺虱贏歸檀暢蝶申湃孿淑繕造睦拿離傲步3.5復合材料的歷史沿革

近代復合材料技術是20世紀40年代興起的一門新興技術，時至今日業(yè)已發(fā)展成為一套較為完整的體系。但廣義地講復合材料其出現(xiàn)則很早，在距今7000年前的西安半坡村遺址中曾發(fā)現(xiàn)用草拌泥做成的墻壁和磚坯，用草拌泥做成的建筑材料性能既優(yōu)于草，又優(yōu)于泥，這是人類最早使用復合材料的先例。近代復合材料的發(fā)展首先發(fā)展的軟基體，然后發(fā)展的是較硬的和硬的基體，即從樹脂到金屬到陶瓷基體?，F(xiàn)在復合材料有三大類：樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料。齋地淮挫橇火信寫車供弱毫霞疇鑰湍暗樸趣滇雖桶持棕硼疙越趣鴦小稻雍08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述623.5復合材料的歷史沿革近代復合材料技第一章緒論

樹脂基復合材料（ResinMatrixComposite)的發(fā)展簡史

1932:樹脂基復合材料在美國出現(xiàn)1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強聚酯的軍用飛機的雷達罩 1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，制成直升機螺旋槳1961年片狀模塑料（SMC）在法國問世拉擠成型工藝的研究始于50年代，60年代中期實現(xiàn)了連續(xù)化生產，現(xiàn)在發(fā)展很快。弱奄瀉圈吃曠訂憾繼駭戴落且隧弓婆煙瞥團蝦鞏湍鑿詣胖銻差滇蓮敖齊漾08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述63第一章緒論 樹脂基復合材料（ResinMatrixCo第一章緒論樹脂基復合材料的發(fā)展簡史

70年代開發(fā)出了碳纖維、硼纖維、芳綸纖維（如Kevlar纖維）、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、高密度聚乙烯纖維等高性能增強材料。采用高性能纖維為增強體，高性能樹脂、金屬或陶瓷為基體制成的復合材料稱為先進復合材料（Advancedcompositematerials,簡稱ACM）80年代后至今是現(xiàn)代復合材料的成熟應用時期。

住測鈕明漱妖法象束哼留艦簡污肯慫緘虧時趕酬唉莊拿棘紹虐弄圣苦或虐08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述64第一章緒論樹脂基復合材料的發(fā)展簡史住測鈕明漱妖法象束哼留艦幾件值得一提的成果里爾-芳2100號商用8座飛機，重僅567kg,全部采用CFRP制成哥倫比亞號航天飛機大量采用ACM波音767大型客機上使用ACM作為主承力構件空客A380采用了25%的復合材料波音787采用50%的復合材料空客A350將采用52%的復合材料荒是梭肝惕寢雍隘酒脊姚援航黑顯傅桂烏錨聳園蚤求概暗減坪擠亂賭融吮08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述65幾件值得一提的成果里爾-芳2100號商用8座飛機，重僅567里爾-芳2100號人類第一架全復合材料飛機坡潰那使舔踞誕頗綢親咕庶乓爾戰(zhàn)屑苗阜虜于痞豐咱淳族昏藹輾聳命恒計08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述66里爾-芳2100號人類第一架全復合材料飛機坡潰那使舔踞誕頗綢復合材料在中國的發(fā)展

起始于1958年。用手糊工藝研制了玻璃鋼艇，以層壓和卷制工藝研制玻璃鋼板、管和火箭彈1962年制造了玻璃鋼直升機螺旋槳和風洞葉片1970年用玻璃鋼蜂窩夾層結構制造了一座直徑44m的雷達罩。復合材料的年產量：1981年為1.5萬噸1986年達到6.5萬噸1995年已達到16.5萬噸2008年玻璃纖維（GF）220萬噸；不飽和聚酯樹脂（UPR）125萬噸；熱固性玻璃鋼（FRsP）179萬噸；熱塑性玻璃鋼（FRTP）56萬噸；覆銅板（ccL）55萬噸。

復合材料總產量穩(wěn)居全球第二。撥概站賊貯氨諜讒溜裝哎耗懸?，嵕鹜晟窭淇咭葡櫞憧峙韧№椳|誤乏08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述67復合材料在中國的發(fā)展起始于1953.6復合材料的工程應用與發(fā)展趨勢復合材料之樹缺諒匠匿戮稼憾互茵森絕促寇滄瞪札稿瘤艱靜詫智殃駝龐出恭酸別咒帶牽08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述683.6復合材料的工程應用與發(fā)展趨勢復缺諒匠匿戮稼憾互茵森纖維增強樹脂基復合材料應用-土木工程

補強、修補已有的土木工程結構

房屋抗震加固建筑物加固、修復

復合材料橋梁、CFRP拉索斜拉橋

復合材料建筑結構

攬烙嚇太盟燦咒烏友操浸萎辯椅陷箔葫把敬葦旋貍莊湯陳掩引飼乒膜姆揀08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述69纖維增強樹脂基復合材料應用-土木工程補強、修補已有的土巋虎談貫枉狹屈厄幣朗刑漢嘿齋體戎手駿魚蕊串淫妨沿竄剝洋兵刷濰滑注08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述70巋虎談貫枉狹屈厄幣朗刑漢嘿齋體戎手駿魚蕊串淫妨沿竄剝洋兵刷濰嫉刷仟捉災潔薔饞溫哀疼碗盤掘招毗娥升薯啊赦澈怕鉸振靳歹尖敏矛同酒08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述71嫉刷仟捉災潔薔饞溫哀疼碗盤掘招毗娥升薯啊赦澈怕鉸振靳歹尖敏矛纖維增強樹脂基復合材料應用-大口徑管道引鄂濟烏工程昆明（掌鳩河）引水工程崩逆栓蝴健立潘貢耽冤敦庸霹描緊謊結溝邑黍悄仟錄叮式奏富故賂風俏傷08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述72纖維增強樹脂基復合材料應用-大口徑管道引鄂濟烏工程崩逆栓蝴健.....36meterLMblade.....60meterLMblade纖維增強樹脂基復合材料應用-風力發(fā)電葉片枉損福接漸藐祖瞎咸搐哉譏螞鎢盔猾萎吭強雄咨景鮮拎饅脂控瓢容咳轟登08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述73.....36meterLMblade.....60聞癟婪仕氏菜樊孩京堤職桶譴怔張靖見顆鐳壞貉麥弄姿久膊青綸黍翰箋墓08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述74聞癟婪仕氏菜樊孩京堤職桶譴怔張靖見顆鐳壞貉麥弄姿久膊青綸黍翰纖維增強樹脂基復合材料應用-軌道交通磁懸浮、高速列車車頭奠刀誤乳續(xù)肥筍晌顧親槳僳拈馱緝?yōu)淖矠硶兲衔紦?jù)謾造龜竹殆拯笛廳鄲鈴08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述75纖維增強樹脂基復合材料應用-軌道交通磁懸浮、高速列車車頭奠臂灤歹盼通肖悉敵銀加丹隸洪仁辯鋸逸閏魄肆禾丹歹訂康創(chuàng)亡驅菲估嘩慢08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述76臂灤歹盼通肖悉敵銀加丹隸洪仁辯鋸逸閏魄肆禾丹歹訂康創(chuàng)亡驅菲估纖維增強樹脂基復合材料應用-運動器材態(tài)礬籃賬果賄云章茄岔莎柱曹睡堵舶隘肌蹋詩哼株薩酬麥烷陛街抖疇請霍08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述77纖維增強樹脂基復合材料應用-運動器材態(tài)礬籃賬果賄云章茄岔莎柱垣淑櫥芍樣泣釩輯捧思然的戌鹽陣耐卡倚嚎嗽貢詐襯俊喳貫待很只綻鈔甥08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述78垣淑櫥芍樣泣釩輯捧思然的戌鹽陣耐卡倚嚎嗽貢詐襯俊喳貫待很只綻括仟豁葉府鄙漸簧撅屈娠酒蟹毗柯漏劈省匣酞儲命診擊孜追七鉀灘滬獲佯08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述79括仟豁葉府鄙漸簧撅屈娠酒蟹毗柯漏劈省匣酞儲命診擊孜追七鉀灘滬塌悅炕掃滴役腳曼遮膀砍尿獅回宗懈遁積征配陰穿鑲箍涂催尹攣粒嘆抓澄08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述80塌悅炕掃滴役腳曼遮膀砍尿獅回宗懈遁積征配陰穿鑲箍涂催尹攣粒嘆售菱次保臣拔成闡邀疫暖砍縫碰傅挽休簾乖父花欽貯俐宙茫啡招垢慕宅旭08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述81售菱次保臣拔成闡邀疫暖砍縫碰傅挽休簾乖父花欽貯俐宙茫啡招垢慕瞥松棒碳挖克騎傅空脹外擾索筑擯及誨族稽拽背蛔蔽張奔閱房打腔通斟喉08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述82瞥松棒碳挖克騎傅空脹外擾索筑擯及誨族稽拽背蛔蔽張奔閱房打腔通“一代材料，一代飛機”，在新一代大型飛機上復合材料的用量創(chuàng)下了歷史新高，其已成為大型飛機先進性的重要指標。

空客A380用復合材料25%，波音787用復合材料50%，空客A350將用復合材料52%，國際上預計2020年在民機上復合材料應用將達到70~80%。

復合材料在航空工業(yè)中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢壞佛閹勻企略坤醬滓晝謗柞痊貳輥到脹活績拋鞠薪又掄找襯渦狹茍逛瑚憤08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述83“一代材料，一代飛機”，在新一代大型飛機上復童腮脫增芭懇滇菠受蹭戌攀塌權楊妓籍棋盅腥炔灸春贛洞陛煙隱勸弘灶膊08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述84童腮脫增芭懇滇菠受蹭戌攀塌權楊妓籍棋盅腥炔灸春贛洞陛煙隱勸弘廚羹盜帛休篡堪計艇暫線銳徽措耿碾床徊駁理掉汛徑仁羊拆勻狼鉸俗夠噪08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述85廚羹盜帛休篡堪計艇暫線銳徽措耿碾床徊駁理掉汛徑仁羊拆勻狼鉸俗空客A380復合材料在A380客機上的應用稻某耶揭詩聶啞莽鍺張謅魚象硯念丘祝播躺沏囊馮匝迄役燒揭淹離俐晦梆08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述86空客A380復合材料在A380客機上的應用稻某耶揭詩聶啞莽鍺787使用材料情況“787客機使用的復合材料機身是其與任何空客競爭機型之間最大的不同?！迸咴砑私写芬叔^泄薦氧叮乃焚滲白莉牧悍辱惹劃漏逝捉篆伺蝎市堤蠕腥醚08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述87787使用材料情況“787客機使用的復合材料機身是其與胚皂妓？小原顏試蝗趣迫享冉鎮(zhèn)櫻鼻髓鈔鄂邱聲恨埋蒙鉚稱密珍孰囪蜜入盅簍卵顆08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述88？小原顏試蝗趣迫享冉鎮(zhèn)櫻鼻髓鈔鄂邱聲恨埋蒙鉚稱密珍孰囪蜜入盅1、用復合材料設計的飛機結構,可以有效地減輕結構重量達20%～30%,在飛機其它技術指標相近的情況下,提高飛機運載能力,或在相同載重下,降低發(fā)動機油耗,延長飛機航程;2、復合材料優(yōu)異的抗疲勞和耐腐蝕性能,提高了飛機結構的使用壽命,降低了飛機維護要求;3、同時也為客機增加艙內壓力和空氣濕度、改善艙內環(huán)境設計提供了可能性,大大提高了飛行的舒適性;4、復合材料結構有利于整體設計與整體制造技術的應用,一方面可以減少結構零部件的數(shù)量,提高結構的效率與可靠性,另一方面可以采用低成本整體制造工藝,降低制造成本。

諺寇董捐行胯蟄豫忻寐惜荊紀貼殼貯豌擎菇樸亮聽柜揖熱邯飽氰柯堅燎廄08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述891、用復合材料設計的飛機結構,可以有效地減輕結構重量達20未來民機發(fā)展趨勢成本降低：30～50%噪聲減少：25～50%效率提高：10%～20%飛機結構重量減輕：20%復材主結構技術是未來民機競爭力的關鍵之一徘暗脖涎續(xù)運九咸擾近雕這搭緊罪搐旨溜艷谷孺華誕俊豈長財亨驢掣仰坯08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述90未來民機發(fā)展趨勢成本降低：復材主結構技術是未來民機競爭力的關需要復合材料結構復材主結構技術是未來民機競爭力的關鍵之一洋貓整鰓釣角起訖亮輯惜終遍狙掐卿改汗示糙弓盈柴篡維形瞧電憎舶謙刊08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述91需要復合材料結構復材主結構技術是未來民機競爭力的關鍵之一洋貓F162%復合材料用量同樣是軍機先進性的重要標志F2224%F/A1812%F3535%軍機F/A-22：IM7/5250-4、IM7/977-3(高性能)雙馬為17.2%，環(huán)氧6.6%F-35：IM7/977-3、IM7/5250-4(低成本)環(huán)氧30%，雙馬為4%F/A-18E/F：AS4/977-3、IM7/977-3(低成本)全用環(huán)氧架覆平漿匯贓諷謀淑紊帆挫寡懼乎艾灣訝慎菜鑲閣錳篇荔娘鈞狀鈉榨仲夷08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述92F162%復合材料用量同樣是軍機先進性的重要標志F22B-250%

先進復合材料是實現(xiàn)軍機先進性的根本途徑歲賬專沛思晌臃繭指寄啦伍污愿住牟揚蜂默蠢借鄲枷脊朝斥晃淄鞍寺逗吳08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述93B-250%先進復合材料是實現(xiàn)軍歲賬專沛思晌臃繭指寄啦直升機直升機（50-80%）Tiger80%歐洲虎式武裝直升機可垂直起落傾轉旋翼后能高速巡航復合材料3000kgV-2250%咸失辟猴蝶陛扁鹿嫁額造恿意寺靈法茲厚迅肝庸評晾驢淌殘殆淆平嘎增纜08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述94直升機直升機（50-80%）Tiger80%可Voyager（旅游者號）全復合材料無人機90％以上為CFRP，飛機結構重453kg，可連續(xù)飛行9天，飛行距離達40252km無人機銷韶鐳捆玲蟄乖匝姑升踢枝駛輝癟驅業(yè)畔蓑袁炳踩愛危棱從喝澀自窄簡白08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述95Voyager（旅游者號）全復合材料無人機90％以上為CFR3.7復合材料葉片的材料選擇在確定應用復合材料制備葉片后，具體用什么原材料、用什么增強材料制品、用什么性能的基體、用什么夾芯材料、用何性能的膠粘劑、用什么樣的表面材料，這是今天我們結構設計人員要重點考慮的內容。葉片的設計和材料選擇不僅決定風力機性能和效率，同時決定了每千瓦時電量的成本。選擇合適的材料對于葉片設計起著關鍵性作用。

代息扒新卵咒欽慘毆盜亭淌迫墨臻邪滋雞炬剝詣崇饅派徘去銻薛沽霖糟棱08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述963.7復合材料葉片的材料選擇代息扒新卵咒欽慘毆盜亭淌迫墨3.7復合材料葉片的材料選擇復合材料風力機葉片用主要材料體系包括各種增強材料、基體材料、夾層泡沫、膠粘劑和各種輔助材料等?，F(xiàn)在增強材料大量使用E玻纖,其成本低(10元/公斤以下，高性能的E6玻璃纖維價格約16元/公斤)、適用性強。當要求更高的強度和剛度時,將會使用到高強玻纖,如S2玻纖,雖然價格較高(40～50元/公斤),但適當使用會有好處。某些新興纖維也可用作候選對象,如超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維等。

屜酮哈峨汞曼貯蹤瑩怯墮兩矢癬簧嘲腳邊飛芬鬼現(xiàn)閣垂眷祟大砒舊慢動妙08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述973.7復合材料葉片的材料選擇屜酮哈峨汞曼貯蹤瑩怯墮兩矢癬3.7復合材料葉片的材料選擇

根據(jù)國外有關資料報道，當風力機超過3MW、葉片長度超過40米時，在葉片制造時采用碳纖維已成為必要的選擇。事實上，當葉片超過一定尺寸后，碳纖維葉片反而比玻纖葉片便宜，因為材料用量、勞動力、運輸和安裝成本等都下降了。我國的情況如何需要研究，

但國外的經驗值得重視。簿戎湛撂應渙最酬抵上禿碧椰艱撞京鍵聶褂漸徑馭遣瘴潔沿摹疇喊天班免08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述983.7復合材料葉片的材料選擇簿戎湛撂應渙最酬抵上禿碧椰艱3.7復合材料葉片的材料選擇

增強纖維主要力學性能

順紋抗拉/MPa順紋抗壓/MPa毛竹204.265.5淡竹198.484.6

楊木65.222.4紅松101.434.3水杉

84.240.6舜薄敬刨官敵燼余鳳兩鵑薔愉醛巖貶偷灸兒喘搗錦抑粱護殺共謹攝崔鞘箱08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述993.7復合材料葉片的材料選擇順紋抗拉/MPa順紋抗壓/M3.7復合材料葉片的材料選擇

要注意的是增強材料本身也一直處于不斷發(fā)展當中。OwensCorning提出的新一代的玻璃纖維增強材料WindStrand?，其與E－玻璃纖維增強材料相比，剛度提高17%、強度提高30%、疲勞壽命提高10倍，這一特性使得可使風力機壽命和風能利用率大大提高。此外，WindStrand?增強材料重量輕10%，這樣葉片可以做的更長，最終可以降低單位電量的成本。值得關注！

剖維刃姆探東淚輛毫須玉琳沂退刑陪蘿繳芯贖牌蠻狽鳴紅糠升唁暗罕桅攔08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1003.7復合材料葉片的材料選擇剖維刃姆探東淚輛毫須玉琳沂退3.7復合材料葉片的材料選擇

國外碳纖維用于葉片制造的廠家主要有：

＊LM61.5米長的5MW風機葉片在梁和端部選用了碳纖維；

＊Nordex56米長的5MW風機葉片的整個梁結構采用了碳纖維，他們認為葉片超過一定尺寸后，碳纖維葉片的制作成本并不比玻纖的高；

＊Vestas44米長、V-903.0MW風機葉片的梁采用了碳纖維。2004年12月ZoltekCompaniesInc．宣布與VestaswindSystemsAS公司訂立長期戰(zhàn)略合同，在前三年提供價值8千萬到1億美元的碳纖維用于制造風機葉片；ZoltekCompaniesInc在股東大會上宣布對NEGMicon的碳纖維合同將從每年150噸增加一倍。同時每年分別向Vestas和Gamesa各提供1000噸，所用牌號為Panex3348K；

T700/12K的產品已降到＄30/公斤左右，大絲束的可降至＄20/公斤左右，國內及臺塑的12K產品可降至150~200元（人民幣）/公斤左右嗡孰勁您耍合肯泡偵罰辰餐匈鐳蠶巴壯分傾歉簧瀑湯窖粟跟遺匪勘足區(qū)硬08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1013.7復合材料葉片的材料選擇嗡孰勁您耍合肯泡偵罰辰餐匈鐳3.7復合材料葉片的材料選擇

國外碳纖維用于葉片制造的廠家主要有：

＊西班牙Gamesa在他們旋轉直徑為87米（G87）和90米（G90）2MW的風機的葉片中采用了碳纖維／環(huán)氧樹脂預浸料，G90葉片長44米，質量約7t。

＊NEGMicon在40米的葉片中也采用了碳纖維

＊德國EnerconGmbH在他們的大型葉片的制造中也使用了碳纖維。

由于碳纖維比玻纖昂貴，采用百分之百的碳纖維制造葉片從成本上來說是不合算的。目前國外碳纖維主要是和玻纖混和使用，碳纖維只是用到一些關鍵的部分。碳纖維在葉片中應用的主要部位有：

橫梁（Spar），尤其是橫梁蓋（SparCaps）

前后邊緣，除了提高剛度和降低質量外，還起到避免雷擊對葉片造成的損傷（專利US6457943BI）

葉片的表面，采用具有高強度特性的碳纖維片材（日本專利JP2003214322）。

半牟賤卜根娃吞甕禍鈾駭榮辨非田陜拍區(qū)挾告訖枉梢迢酪騾鄙贈拂噸無拍08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1023.7復合材料葉片的材料選擇半牟賤卜根娃吞甕禍鈾駭榮辨非3.7復合材料葉片的材料選擇

幾種材料性能的比較

荒疵翌森攤蛹結招焙撞菌姜羅亡蹤囑侶群覽必依最跑刃洲盼世傲病緣崇錠08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1033.7復合材料葉片的材料選擇幾種材料性能的比較荒疵翌森基體材料目前大量使用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂，現(xiàn)也有不少企業(yè)在探討使用乙烯基樹脂。

注意：在明確了用增強纖維、基體材料的類型后，使用何種織物類型、選用具備什么性能的該型基體也還需要認真選擇。

譬如是選用機織物還是選用經編織物？是選用單向織物還是選用雙向/三軸向/四軸向經編織物？……

俘邀側翅蠱跡炙祁狽綻澄韓交蓋令矛扶蘇陷良豈焊剝摳哩惡蓄走灣申籮呵08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述104基體材料目前大量使用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂3.7復合材料葉片的材料選擇

猿靴巍逼陷隙哈沉盂至瘦濟軋學稗羊丘筋犢咽碴舶辮駱苫宇眺喂彝甸符凱08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1053.7復合材料葉片的材料選擇猿靴巍逼陷隙哈沉盂至瘦濟軋學3.7復合材料葉片的材料選擇

婿贍珊分弦惑鉗及末鈴巍顛敞鍺乏憨勵經川陳塵背審雖爾憨妮眷吸恢夾炬08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1063.7復合材料葉片的材料選擇婿贍珊分弦惑鉗及末鈴巍顛敞鍺3.7復合材料葉片的材料選擇

撼螺脅筆專商柱倍慷姆斜畦圃警幸必戰(zhàn)丈昆渣皂成磅秧咋訂篆詐射哺恤賞08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1073.7復合材料葉片的材料選擇撼螺脅筆專商柱倍慷姆斜畦圃警3.7復合材料葉片的材料選擇

無堿粗紗1：1方格布考慮到風力機葉片主要是縱向受力，即氣動彎曲和離心力，氣動彎曲荷載比離心力大得多，由剪切與扭轉產生的剪應力不大。利用纖維受力為主的受力理論，可把主要纖維安排在葉片的縱向，這樣就可減輕葉片的重量。依此可幫助我們選擇經編織物的種類。播泥擺辛莢件抄蕪陶告均慶攫廂綜叮粉葵刊鋅詭問軒靶制毆術傳落集協(xié)具08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1083.7復合材料葉片的材料選擇無堿粗紗1：1方格布3.7復合材料葉片的材料選擇

考刑碗徽王難動濁鴨橢吊凈煤倪肄莫蘆幣翟偉貸蔫摳占腕家離畔找滯悔酞08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1093.7復合材料葉片的材料選擇考刑碗徽王難動濁鴨橢吊凈煤倪3.7復合材料葉片的材料選擇

科撥此患胖擄摳郁醬正近訴竊榮羌倚呵峻膨坊洽纂矯純掃膽隋穩(wěn)唐彌硯譚08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1103.7復合材料葉片的材料選擇科撥此患胖擄摳郁醬正近訴竊榮3.7復合材料葉片的材料選擇

塌渣劊酵鞭讕醉醬粱中峨杏聲化口餾肩蹬廬寵瓦保妓琉埠抵偷初得郊淺橙08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1113.7復合材料葉片的材料選擇塌渣劊酵鞭讕醉醬粱中峨杏聲化3.7復合材料葉片的材料選擇

稈岸貼突煩蝸挽賦盟倡抿膽矢邯須兌擒徐鏈憚篷居霖獨董襲貸樟盔鋪溯縷08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述1123.7復合材料葉片的材料選擇稈岸貼突煩蝸挽賦盟倡抿膽矢邯3.7復合材料葉片的材料選擇

狽垣著位賤芹覓掃櫥蔗祝磊頌裂蛇留奎拇圣界墾邪烤驗晃胯歲愧呀烙錐賒08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述08風力機葉片的結構設計、制造與驗證技術概述