風力機葉片材料的選擇與評價(圖表)

　　2.1.1 性能要求。選擇任何一種纖維織物，根據實際生產工藝和葉片設計需要，要從以下幾個方面考慮，主要包括力學性能和工藝性能：
　?。?）外觀質量。纖維織物無斷絲、毛絲、雜質、缺絲和絲束排列不均勻等缺陷。
　?。?）鋪覆性。在葉片曲面上鋪放纖維織物，纖維織物在無褶皺、不斷裂、不撕裂，纖維無波折、扭結或起伏的情況下，與模具貼合緊密，能夠制成與產品相同的形狀。
　?。?）浸潤性。
　?。?）葉片根端模擬試驗。根端是葉片結構最厚的位置，不管是樹脂還是纖維的選擇，均應該進行實際生產模擬，主要是觀測其實際灌注情況，有無白絲、發熱等異常現象發生。
　?。?）層壓板力學性能。目前所用E- 玻璃纖維織物主要有單軸向布、雙軸向和三軸向布。以玻璃纖維織物為例，采用真空灌注工藝制備各種纖維織物的層壓板，按相應的ISO 標準進行測試， 葉片一般設計性能基本要求見表1。層壓板性能影響因素主要包括施加載荷相對纖維取向的偏軸角、施加載荷類型、材料局部范圍內組分材料的性能、組分材料的幾何結構以及產品內部缺陷。
　　同時，采用歸一化方法分析力學性能測試數據，通過把測試值修正成相對于規定的纖維體積含量的數值，直接比較力學性能測試結果。單軸向布和0°三軸向布層壓板的0°拉伸和壓縮性能（強度和模量）根據下式進行歸一化處理：

　　其中，P 為歸一化值；P_m 為實測值；V_t 為理論纖維體積含量；V_m為實測纖維體積含量。
　　2.1.2 浸潤性測試方法。樹脂與纖維布之間的浸潤性是真空灌注成型工藝中的重要影響因素，兩者之間良好的浸潤性是保證產品質量和避免氣泡、白斑等缺陷的關鍵。
　　浸潤性通過增強材料的滲透率來表征。滲透率是綜合反映纖維滲透特性的參數，用來表征樹脂流過纖維織物的難易程度，是優化成型工藝和保證產品質量的關鍵。樹脂在纖維中的流動主要是樹脂在纖維束空隙之間的宏觀流動和樹脂在纖維單絲之間的微觀流動，受纖維孔隙率、樹脂粘度、纖維與樹脂的表面張力、溫度、注射壓力等影響。利用Darcy 定律，通過一維和二維面內徑向測量滲透率。
　?。?）一維方向。一維方向滲透法是樹脂在單向流動（即y 和z方向樹脂流速較小，可以忽略）的情況下，測量恒定流速的樹脂在纖維內的一維流動壓力降。由Darcy定律可推出樹脂一維方向方程：

　　式中：x 為樹脂流動前鋒位置（m）；K 為纖維的滲透率張量（m²）；ΔP 為壓力梯度（Pa）；t 為灌注時間（s）；φ 為孔隙率（%）；η 為樹脂粘度（Pa·s）。其中孔隙率φ 為

　　其中，n 為增強材料層數；ψ 為玻璃纖維單位面積質量（g/m²）；h為增強材料厚度（mm）；ρ_f—玻璃纖維密度（g/cm³）。