真空輔助成型工藝制作風機葉片工藝設(shè)計的充模模擬.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)境友好等獨特的優(yōu)勢,已成功應(yīng)用于風力發(fā)電機葉片制造領(lǐng)域。利用VARI工藝制造1.5MW風機葉片,由于葉片尺寸大,工藝復(fù)雜,影響因素多等特點造成重復(fù)生產(chǎn)葉片質(zhì)量不穩(wěn)定,其中增強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,利用計算機輔助成型技術(shù)對40.3米風機葉片充

2、模過程進行模擬,模擬優(yōu)化的設(shè)計方案在指導(dǎo)實際生產(chǎn)過程中取得良好效果。
　　利用單向非飽和流動法分別測量了單向復(fù)合氈、雙軸向纖維布、多軸向纖維布、連續(xù)粘的滲透率。利用實驗測得的滲透率值進行充模模擬,得到了模擬過程中流動前鋒與充模時間的關(guān)系和實驗過程中樹脂流動前鋒與充模時間的關(guān)系之間的相對誤差,其中三軸向布和連續(xù)粘具有較大的耗時誤差。
　　將試錯法應(yīng)用到充模模擬中,通過調(diào)整玻璃纖維布的滲透率,實現(xiàn)充模模擬時間與實驗時間相匹配,達

3、到了采用充模模擬的方法對滲透率值進行優(yōu)化的目的。
　　以優(yōu)化后的滲透率為基礎(chǔ),計算風機葉片的根部、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行整體機型的充模模擬,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化滲透率值更貼近實際情況,為滲透率數(shù)據(jù)庫的建立提供了依據(jù)。
　　運用有限元/控制體積法模擬分析了1.5MW風機葉片真空輔助成型的過程,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間,獲得了不同時刻樹脂流動前沿位置和壓力分

4、布,得到根部設(shè)計方案為布置兩條間距為487mm的對稱管道。
　　根據(jù)制作大型葉片的VARI工藝參數(shù),依據(jù)實驗和優(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,對五種風機葉片整體流道設(shè)計方案進行模擬得到最佳流道設(shè)計方案為根部布置間距為487mm的兩條管道,沿著葉片長度方向布置三條注射流道,注射口數(shù)量為19個,兩端抽氣,溢料口數(shù)量為14個進行充模成型。
　　根據(jù)充模模擬所得的最佳工藝設(shè)計方案,設(shè)計并生產(chǎn)了1.5MW風機葉片,實