真空輔助成型工藝制作風(fēng)機(jī)葉片工藝設(shè)計(jì)的充模模擬.pdf

1、真空輔助成型(Vacuum Assisted Resin Infusion,VARI)是一種新型的低成本、高性能復(fù)合材料成型技術(shù)。由于其成本低、制品性能好、環(huán)境友好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),已成功應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片制造領(lǐng)域。利用VARI工藝制造1.5MW風(fēng)機(jī)葉片,由于葉片尺寸大,工藝復(fù)雜,影響因素多等特點(diǎn)造成重復(fù)生產(chǎn)葉片質(zhì)量不穩(wěn)定,其中增強(qiáng)材料滲透率是影響充模模擬的主要因素之一。本文以優(yōu)化滲透率為核心,利用計(jì)算機(jī)輔助成型技術(shù)對(duì)40.3米風(fēng)機(jī)葉片充

2、模過(guò)程進(jìn)行模擬,模擬優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案在指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中取得良好效果。
　　利用單向非飽和流動(dòng)法分別測(cè)量了單向復(fù)合氈、雙軸向纖維布、多軸向纖維布、連續(xù)粘的滲透率。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的滲透率值進(jìn)行充模模擬,得到了模擬過(guò)程中流動(dòng)前鋒與充模時(shí)間的關(guān)系和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樹(shù)脂流動(dòng)前鋒與充模時(shí)間的關(guān)系之間的相對(duì)誤差,其中三軸向布和連續(xù)粘具有較大的耗時(shí)誤差。
　　將試錯(cuò)法應(yīng)用到充模模擬中,通過(guò)調(diào)整玻璃纖維布的滲透率,實(shí)現(xiàn)充模模擬時(shí)間與實(shí)驗(yàn)時(shí)間相匹配,達(dá)

3、到了采用充模模擬的方法對(duì)滲透率值進(jìn)行優(yōu)化的目的。
　　以優(yōu)化后的滲透率為基礎(chǔ),計(jì)算風(fēng)機(jī)葉片的根部、主梁、三明治夾心結(jié)構(gòu)和葉片兩翼等各部位的等效滲透率,利用等效滲透率值進(jìn)行整體機(jī)型的充模模擬,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化滲透率值更貼近實(shí)際情況,為滲透率數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提供了依據(jù)。
　　運(yùn)用有限元/控制體積法模擬分析了1.5MW風(fēng)機(jī)葉片真空輔助成型的過(guò)程,確定了根部工藝的最佳方案,比較了不同導(dǎo)膠管間距下的充模時(shí)間,獲得了不同時(shí)刻樹(shù)脂流動(dòng)前沿位置和壓力分

4、布,得到根部設(shè)計(jì)方案為布置兩條間距為487mm的對(duì)稱管道。
　　根據(jù)制作大型葉片的VARI工藝參數(shù),依據(jù)實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化得到的葉片各結(jié)構(gòu)滲透率,結(jié)合根部流道布置方案,對(duì)五種風(fēng)機(jī)葉片整體流道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬得到最佳流道設(shè)計(jì)方案為根部布置間距為487mm的兩條管道,沿著葉片長(zhǎng)度方向布置三條注射流道,注射口數(shù)量為19個(gè),兩端抽氣,溢料口數(shù)量為14個(gè)進(jìn)行充模成型。
　　根據(jù)充模模擬所得的最佳工藝設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了1.5MW風(fēng)機(jī)葉片,實(shí)