Page 93 - 《橡塑技术与装备》2024年3期

测试与分析 杨蕾 等·泡沫芯材开槽打孔方式对风电叶片轻量化的影响

的影响很大，相比于开十字深槽，开一字深槽的方式 参考文献
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对轮廓板的增强作用较弱，5 试样的槽孔方式不能作 [1] 王同光 . 风力机叶片结构设计 [M]. 科学出版社，2015.
[2] Cox K, Echtermeyer A. Structural design and analysis of a
为减重的选项。 10MW wind turbine blade[J]. Energy Procedia, 2012, 24:
表 4 一字开槽平板及轮廓板 G23 方向剪切性能 194-201.
项目 2 # 平板设计指标 5 # 轮廓板设计指标 [3] 于海宁，高长星，王艳华 . 碳纤维增强树脂基复合材料的应用
剪切强度 /Mpa 0.97 0.85 0.86 1.17 及展望 [J]. 合成纤维工业，2020,43(01):55-59.
剪切模量 /Mpa 33.32 25 28.92 46 [4] Loos M R, Yang J, Feke D L, et al. Enhancement of fatigue
剪切应变 /% 16.82 4 11.94 4
life of polyurethane composites containing carbon nanotubes
[J]. Composites Part B: Engineering, 2013, 44(1): 740-744.
[5] 牟书香，陈淳，邱桂杰 . 等 . 碳纤维复合材料在风电叶片中的
应用 [J]. 新材料产业，2012(02):25-29.
[6] Ma P C, Zhang Y. Perspectives of carbon nanotubes/polymer
nanocomposites for wind blade materials[J]. Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 2014, 30: 651-660.
[7] Kausar A, Rafique I, Muhammad B. Review of applications
of polymer/carbon nanotubes and epoxy/CNT composites[J].
图 5 芯材中不同的增强方式 Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2016,
55(11):1 167-1 191.
3 结论 [8] 王子文 . 大型风力机叶片弯扭耦合特性研究及轻量化设计 [D].
武汉 : 华中科技大学，2019.
本文研究了风电叶片中腹板平板及壳体轮廓板用
[9] 朱杰，马东方，张家亮 . 等 . 基于拓扑与尺寸优化的风力机叶
PVC 泡沫，不同开槽打孔方式下芯材吸胶量及密度的 片轻量化设计 [J]. 宁波大学学报 ( 理工版 )，2021,34(06):67-
变化，并对其至关重要的剪切性能进行测试，以找出 73.
[10] 许经纬 . 碳纤维 / 玻璃纤维混杂增强复合材料力学性能研究及
最优减重的槽孔方式，对大叶片轻量化的发展有一定
风电叶片应用 [D]. 苏州大学，2019.002822.
的借鉴指导意义，具体研究结果如下 ： [11] 李沛欣，周高飞，周文明，等 . 泡沫芯材在风电叶片中的研究
（1）芯材的槽、孔间距变化会引起其树脂用量及 及应用进展 [J]. 中国胶粘剂，2022, 31(12):7.
[12] 吉祥，秦志文，冯威 . 等 . 槽孔尺寸对芯材力学性能的影响 [J].
密度的变化，造成叶片重量的变化，腹板平板为浅开
复合材料科学与工程，2022 (9): 62.
槽、贯穿孔的方式，主要受到孔间树脂固化后点阵增
[13] 聂义，熊杰，王建东 . 等 . 风电叶片腹板芯材加工方式对设计
强的作用，对叶片减重效果最大为 40 mm×40 mm 双 和制造的影响 [J]. 复合材料科学与工程，2021 (6):102.
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面开十字浅槽、打孔（3 ）的方式，且其剪切性能符 [14] 高峰 , 方海 , 刘伟庆 , 等 . 界面增强型复材夹层板泡沫芯材
的剪切性能试验 [J]. 南京工业大学学报 : 自然科学版，2018,
合相关设计要求 ； 40(1):121-126.
（2）壳体轮廓板为深开槽、贯穿孔的方式，受到 [15] 刘志强，吉祥，高翔 . 等 . 孔 / 槽结构对灌注芯材力学性能的
深槽及贯穿孔树脂固化后格栅增强及点阵增强的双重 影响 [J]. 纤维复合材料，2023, 40(1):85-91.
[16] 周志伟 . 含点阵增强柱和空腔的复合夹芯板水下声振计算方法
影响，减重量最大为 30 mm×30 mm 开一字深槽、打
及性能研究 [D]. 华中科技大学，2021.
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孔（5 ）的方式，但其 G23 方向剪切性能低于设计值， [17] 王兵 . 纤维柱增强复合材料夹芯结构的制备工艺及力学性能
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40 mm×40 mm 开十字深槽、 20 mm×20 mm 打孔（6 ） 研究 [D]. 哈尔滨 : 复合材料与结构研究所，哈尔滨工业大学，
2009.
的方式减重量明显，剪切性能良好，可作为叶片减重
[18] 石昌，王继辉，朱俊 . 等 . 梯形格栅结构增强泡沫夹芯复合材
的选项。 料平压性能 [J]. 复合材料学报，2022, 39(2):590-600.

Influence of foam core material slotting and drilling methods on
lightweight of wind turbine blades

1
2
Yang Lei , Li Tiankai , Tan Boyang , Zhao Hu 1
1
(Mingyang Smart Energy Group Co. LTD., 528400, Guangdong Zhongshan China)
Abstract: The large-scale development of wind turbine blades has put forward higher requirements

2024 第 50 卷 ·47·
年