風(fēng)力機(jī)葉片材料的選擇與評(píng)價(jià)(圖表)

　　2.1.1 性能要求。選擇任何一種纖維織物，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝和葉片設(shè)計(jì)需要，要從以下幾個(gè)方面考慮，主要包括力學(xué)性能和工藝性能：
　　（1）外觀質(zhì)量。纖維織物無(wú)斷絲、毛絲、雜質(zhì)、缺絲和絲束排列不均勻等缺陷。
　　（2）鋪覆性。在葉片曲面上鋪放纖維織物，纖維織物在無(wú)褶皺、不斷裂、不撕裂，纖維無(wú)波折、扭結(jié)或起伏的情況下，與模具貼合緊密，能夠制成與產(chǎn)品相同的形狀。
　　（3）浸潤(rùn)性。
　　（4）葉片根端模擬試驗(yàn)。根端是葉片結(jié)構(gòu)最厚的位置，不管是樹脂還是纖維的選擇，均應(yīng)該進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)模擬，主要是觀測(cè)其實(shí)際灌注情況，有無(wú)白絲、發(fā)熱等異常現(xiàn)象發(fā)生。
　　（5）層壓板力學(xué)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(yīng)的ISO 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試， 葉片一般設(shè)計(jì)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(duì)纖維取向的偏軸角、施加載荷類型、材料局部范圍內(nèi)組分材料的性能、組分材料的幾何結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品內(nèi)部缺陷。
　　同時(shí)，采用歸一化方法分析力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)把測(cè)試值修正成相對(duì)于規(guī)定的纖維體積含量的數(shù)值，直接比較力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。單軸向布和0°三軸向布層壓板的0°拉伸和壓縮性能（強(qiáng)度和模量）根據(jù)下式進(jìn)行歸一化處理：

　　其中，P 為歸一化值；P_m 為實(shí)測(cè)值；V_t 為理論纖維體積含量；V_m為實(shí)測(cè)纖維體積含量。
　　2.1.2 浸潤(rùn)性測(cè)試方法。樹脂與纖維布之間的浸潤(rùn)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(rùn)性是保證產(chǎn)品質(zhì)量和避免氣泡、白斑等缺陷的關(guān)鍵。
　　浸潤(rùn)性通過(guò)增強(qiáng)材料的滲透率來(lái)表征。滲透率是綜合反映纖維滲透特性的參數(shù)，用來(lái)表征樹脂流過(guò)纖維織物的難易程度，是優(yōu)化成型工藝和保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。樹脂在纖維中的流動(dòng)主要是樹脂在纖維束空隙之間的宏觀流動(dòng)和樹脂在纖維單絲之間的微觀流動(dòng)，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(guò)一維和二維面內(nèi)徑向測(cè)量滲透率。
　　（1）一維方向。一維方向滲透法是樹脂在單向流動(dòng)（即y 和z方向樹脂流速較小，可以忽略）的情況下，測(cè)量恒定流速的樹脂在纖維內(nèi)的一維流動(dòng)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(dòng)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(shí)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(qiáng)材料層數(shù)；ψ 為玻璃纖維單位面積質(zhì)量（g/m²）；h為增強(qiáng)材料厚度（mm）；ρ_f—玻璃纖維密度（g/cm³）。