風電葉片分層缺陷演化的力學(xué)行為及聲發(fā)射響應(yīng)特性研究.pdf

1、近年來，風電在我國清潔能源的開發(fā)和利用方面日益受到重視。在實際的工作環(huán)境下，風電葉片復(fù)合材料制造過程中產(chǎn)生的分層等結(jié)構(gòu)缺陷受載荷作用而產(chǎn)生累積，最終造成風電葉片的損傷破壞。聲發(fā)射技術(shù)對材料結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化敏感，可以實時監(jiān)測材料結(jié)構(gòu)的損傷破壞過程。應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對風電葉片進行早期損傷發(fā)現(xiàn)和預(yù)報，缺陷定位等方面的研究已經(jīng)日益成熟，但對風電葉片復(fù)合材料分層缺陷的損傷演化特征及聲發(fā)射響應(yīng)特性還缺乏深入的認識。因此，應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)研究含分層缺陷的風

2、電葉片復(fù)合材料的損傷演化過程，對風電葉片的長期正常穩(wěn)定工作具有重要意義。
　　本文首先對現(xiàn)有的真空灌注工藝進行改良，獲得可循環(huán)灌注、浸潤性良好的真空灌注樹脂回流循環(huán)系統(tǒng)，制備了[0/0]、[0/45]和[+45/-45]三種層間界面的復(fù)合材料I型和II型分層試件，并采用聲發(fā)射檢測技術(shù)實時監(jiān)測試件的破壞過程。通過對力學(xué)性能參數(shù)分析，界面微結(jié)構(gòu)特征分析，聲發(fā)射信號特征參量歷程圖和小波分析，研究了含分層缺陷風電葉片復(fù)合材料加載破壞過程的

3、損傷演化特征和聲發(fā)射響應(yīng)特性，為風電葉片的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供參考依據(jù)。
　　風電葉片復(fù)合材料I型分層損傷過程可分為初始階段、演化階段和破壞階段。[0/45]和[+45/-45]復(fù)合材料分層試件在分層演化階段和破壞階段的聲發(fā)射幅度信號均多于[0/0]復(fù)合材料分層試件，且最高聲發(fā)射相對能量均高于[0/0]分層試件。風電葉片復(fù)合材料II型分層損傷過程可分為預(yù)分層裂紋尖端區(qū)域微損傷累積和分層不穩(wěn)定擴展兩個基本的過程。[0/0]復(fù)合材料分層試

4、件分層界面宏觀裂紋不穩(wěn)定擴展對應(yīng)較多高幅值、長持續(xù)時間的聲發(fā)射信號；[0/45]和[+45/-45]復(fù)合材料分層試件在裂紋尖端區(qū)域的微損傷程度更為嚴重。
　　本文對復(fù)合材料I型和II型分層擴展的聲發(fā)射信號進行小波分析。主要是通過選取合適的小波基得到各層能譜能量和能譜系數(shù)，并對最大能譜系數(shù)層進行小波重構(gòu)，通過頻譜分析對重構(gòu)信號進行處理。結(jié)果顯示：兩種破壞模式信號均為突發(fā)型信號，且最大能譜系數(shù)均在D4層。不同的層間界面和分層損傷類型下