VARTM工藝破纖厚鋪層中流體滲透行為與碳-玻璃纖維錯(cuò)層結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、風(fēng)能是綠色、環(huán)保和可再生的能源。在當(dāng)今世界能源短缺，同時(shí)又突出強(qiáng)調(diào)環(huán)保的情況下，大力開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能發(fā)電，乃是普遍的趨勢(shì)和潮流。在風(fēng)電設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片是極為重要的關(guān)鍵部件。為降低發(fā)電成本，勢(shì)必要求單機(jī)容量越來(lái)越大，葉片也就越長(zhǎng)。因此，葉片一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是大型化。這就給葉片的生產(chǎn)提出一些技術(shù)挑戰(zhàn)。VARTM工藝由于具有制造產(chǎn)品成本低、產(chǎn)品性能好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛被采用。目前，已有很多廠家利用此工藝生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片。利用VARTM工藝

2、生產(chǎn)大型風(fēng)機(jī)葉片，由于鋪層數(shù)的增加，在產(chǎn)品成型過(guò)程中，很容易出現(xiàn)樹(shù)脂充模過(guò)程不完善。這是我們必須解決的問(wèn)題。葉片大型化的同時(shí)還要求輕量化、低成本化和高性能化，即在滿足安全、可靠和壽命的前提下質(zhì)量要輕、成本要低、功率要高。碳纖維由于具有強(qiáng)度高、剛度大、密度小等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足安全可靠和壽命的前提下，使大型風(fēng)機(jī)葉片輕量化、高性能化。采用碳纖維增強(qiáng)也是必然趨勢(shì)。目前，碳纖維價(jià)格還比較高，為節(jié)約成本，需要在滿足要求的情況下限制它的使用量，只能是局

3、部加入碳纖維。這樣就存在一個(gè)碳纖與玻纖的過(guò)渡區(qū)。如果過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)不好，很容易在此處形成破壞。因此，很有必要對(duì)過(guò)渡區(qū)問(wèn)題進(jìn)行研究。
　　 鑒于此，本文將研究VARTM工藝下玻纖厚鋪層的流動(dòng)規(guī)律。針對(duì)不同的鋪層厚度分別實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析上下層的流動(dòng)情況。并對(duì)工藝提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以保證充模的順利完成。對(duì)于過(guò)渡區(qū)問(wèn)題，本文采用了錯(cuò)層的方式解決。分別設(shè)計(jì)了不同的錯(cuò)層方式，利用LCM在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀察充模過(guò)程，并對(duì)不同錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的基本力

4、學(xué)性能進(jìn)行詳細(xì)分析，得出錯(cuò)層結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響。
　　 本課題主要從以下方面進(jìn)行研究：
　　 (1)VARTM成型工藝研究壓力、溫度是VARTM成型工藝的兩個(gè)重要參數(shù)，對(duì)成型工藝起到非常重要的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)不同氣壓與溫度研究了它們?cè)诔尚瓦^(guò)程中的對(duì)充模影響。分析這些參數(shù)對(duì)充模過(guò)程影響機(jī)理。
　　 (2)玻纖厚鋪層織物充模流動(dòng)過(guò)程研究與工藝改善以及部分鋪層流動(dòng)的過(guò)程模擬隨著葉片厚度的增加，一些關(guān)鍵部件會(huì)出現(xiàn)幾十甚至

5、上百層，這就直接對(duì)成型工藝提出挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，對(duì)厚鋪層的流動(dòng)情況進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，找到流動(dòng)規(guī)律，同時(shí)對(duì)工藝進(jìn)行有效改進(jìn)。使產(chǎn)品成型能夠順利完成。同時(shí)，對(duì)部分鋪層進(jìn)行有效模擬，為進(jìn)一步研究充模過(guò)程奠定基礎(chǔ)。
　　 (3)碳-玻錯(cuò)層過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝與對(duì)力學(xué)性能影響研究由于碳纖維滲透率較差，在成型中容易形成缺陷。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)成型過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，減少缺陷的發(fā)生。碳纖維布加入葉片，必然存在一錯(cuò)層結(jié)構(gòu)使碳纖維復(fù)合材料過(guò)渡到玻璃