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许愿-《风机叶片用结构胶疲劳性能表征》

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对叶片结构胶疲劳性能的研究
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我们对于疲劳测试所做的工作内容：
结合航空航天等领域对复合材料疲劳性能的研究，拟 制了叶片结构胶疲劳测试方案
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在测试方案条件下试验对比了德邦叶片结构胶与国外 某知名品牌1#叶片结构胶的疲劳性能
对叶片结构胶疲劳性能的研究
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疲劳测试所用试验仪器：
电热恒温真空干燥箱 美国INSTRON疲劳试验机 三思万能实验机CMT4304
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1#的疲劳极限为2.4Mpa，即振幅在2.4Mpa以上，试样通过30Hz， 100万次的循环后，极有可能断裂；而振幅在2.4Mpa以下，试样就 会通过100万次条件的循环。
第四部分：结语
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环氧结构粘接胶粘剂在新能源、航空航天、电子、建筑交通等 领域具有广泛而重要的应用。保持环氧胶的粘接强度和可靠耐 久性是高性能环氧胶作为结构胶粘剂的基础。在此基础上提高 其耐热性、韧性、调整固化速度，可适应不同的使用需求。
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对叶片结构胶疲劳性能的研究
测得τR 确定τm
静态测试
试样制备 测得τD 疲劳测试
测得S-N曲 线
对叶片结构胶疲劳性能的研究-Dar
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静态测试
序号 1 18.6 2 19.18 3 21.23 4 20.82 5 22.69 6 19.41 平均值 20.32
剪切强度 (Mpa)
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通过以上静态测试的数据，我们选定静态剪切强度 τR=20.32Mpa。
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选定τm=0.35τR ,设定为平衡载荷 对试样施加一个正向的载荷τm，然后使其在一定的 振幅τa下，以τm为平衡点做正弦波形式的振动
对叶片结构胶疲劳性能的研究
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在一个τa的振幅下，如果该试样没有通过所设定条 件下的循环次数（即没有达到100万次即断裂），做 下一个试样时就把τa降低0.2 MPa 在一个τa的振幅下，如果该试样通过所设定条件下 的循环次数（即达到100万次不断裂），做下一个试 样时就把τa升高0.2 MPa 以此类推(0.2MPa即设定的公差d）
对叶片结构胶疲劳性能的研究-Dar
Dar S-N曲线 3.1 2.9 2.7 2.5 2.3 振幅MPa 2.1 1.9 1.7 1.5 200000 400000 600000 循环次数N 800000 1000000 τa= -0.4003Ln(N) + 7.8138
对叶片结构胶疲劳性能的研究-1#
风机叶片用结构胶疲劳性能表征
许愿
2010年11月·保定
纲
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要
第一部分：叶片结构胶概述 第二部分：德邦叶片结构胶 第三部分：对叶片结构胶疲劳性能的研究 第四部分：结语
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叶片结构胶概述——市场需求
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风电行业发展迅猛，叶片结构胶需求量剧增
——装机容量逐年剧增，风力发电机组的关键部件之—复材转子叶片， 其生产过程进行合模工艺粘接都无一例外不用到结构胶粘剂。
冲击韧性（KJ/m2) >13 >14 >15
—— 不同温度下冲击强度测试 ——不同温度下冲击强度测试
德邦叶片结构胶——耐温性能
结果表明——在极端的高温、低温条件下
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具有高的结构强度和材料强度，并保持较优异的断裂伸长率 具有优异的材料抗冲击强度。
（三组测试数据旨在模拟风轮叶片自然环境下高低温的模拟测试。）
备注：×表示试样没有通过测试 →表示试样通过测试
疲劳测试
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1
× → → → × → × → × → →
× ×
对叶片结构胶疲劳性能的研究-1#
τa Mpa 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 i 4 3 2 1 0 ni 0 2 4 1 1 L=8 ini 0 6 8 1 0 A=15 i 2ni 0 18 16 1 0 B=35
863项目对结构胶粘剂的技术要求可总结为以下四个方面
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环氧树脂胶粘剂耐高低温冲击性 韧性（又强又韧） 耐久性（静、动态疲劳性能） 固化过程的控制
叶片结构胶技术——基础组成
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环氧树脂结构胶的组成
主体树脂 固化剂 增韧体系 促进剂等 环氧树脂结构胶拥有众多优异的性能，但环氧树脂固化物与生 俱来的脆性特点，使增韧成为环氧树脂胶粘剂永恒的话题。增 韧技术的发展就代表了环氧胶粘剂技术的发展。
FRP-FRP ） 不同配比下的拉伸剪切强度（FRP-FRP FRP-FRP） ——不同配比下的拉伸剪切强度（
德邦叶片结构胶——配比容忍度
由于风轮叶片用胶施涂工艺受施工现场众多因素的影响，这就 使胶粘剂本身必须具有较宽的配比容忍度。
从上述试验结果来看—— 在宽的混胶比例下，并不会使粘接的结构强度有大的 差异。
完全符合了风轮叶片用环氧结构胶粘剂又强又韧的特 性要求。
德邦叶片结构胶——配比容忍度
测试方法 测试仪器 测试速度 混合比 拉剪强度MPa 0.5mm胶层 3mm胶层 胶层厚度0.5mm/3mm，混合配比100:40.5、45、49.5测得FRP-FRP 剪切强度 CMT-4304型三思电子万能试验机 10mm/min 100:40.5 >25 >11 测试标准 试样数量 100:45 >27 >14 GB/T 7124 6 100:49.5 >25 >12
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叶片更长，对结构胶粘剂要求更高
——随着单机装机容量的增加，风轮叶片也越来越长，主流尺寸已达40 米以上。这就对合模粘接的结构胶粘剂提出了更高更强的技术要求。
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环氧树脂胶粘剂满足叶片结构粘接的要求
——环氧树脂胶粘剂对复合材料表面具有良好的粘接性能，树脂和固化 剂之间丰富的设计配合可能性，可实现无溶剂无挥发份的固化。
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对叶片结构胶疲劳性能的研究
对叶片结构胶疲劳性能的研究
对叶片结构胶疲劳性能的对材料施加拉力，即拉拉方向的疲劳测试
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设定振动频率为30Hz 疲劳循环次数为100万次
对叶片结构胶疲劳性能的研究
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疲劳测试具体方案：
在进行疲劳测试前，随机选择6个试样，在三思万能 实验机CMT4304测试，以确定剪切强度τR
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德邦3510/3610系列环氧胶粘剂，具有良好的韧性和粘接强度， 各项指标与国外同类产品相当，符合MW级风力发电机组风轮叶 片用环氧结构胶的使用技术要求，兼具有良好的高低温冲击性 能以及抗疲劳性能。
德邦叶片结构胶——耐温性能
测试方法 测试仪器 测试速度 胶层厚度0.5mm/3mm，分别于-40℃，25℃，50℃，条件下测得FRP-FRP 剪切强度 CMT-4304型三思电子 万能试验机 10mm/min 测试标准 试样数量 GB/T 7124 6
温度（℃） 拉剪强度 （MPa） 0.5mm胶层 3mm胶层
s=1.62 *d(( L *B-A2∕L2)+0.029) =0.2 9MPa 通过以上可计算出标准偏差 通过以上可计算出标准偏差s=1.62 s=1.62* L* =0.29 ∕L+(1 ∕2))=2.400Mpa, 其中， τa0指实验中最小的 τD（NF,τm）=τa0+d(A +d(A∕ L+(1∕ 2))=2.400Mpa,其中， 其中，τ 振幅值。 ）=2.400Mpa τD（106, 7.11 7.11） （疲劳极限）
叶片结构胶概述——技术要求
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863项目对结构胶粘剂的技术要求的明确描述：
——研究具有高粘结强度、良好触变特性以及优异疲劳性能、 耐候性能的高性能环氧结构胶粘剂，满足MW级风轮叶片大面积 结构粘接的需要。研究高性能环氧结构胶规模化生产技术，保 证产品品质的稳定可靠（并提出了具体的考核指标）。
叶片结构胶概述——技术难点
对叶片结构胶疲劳性能的研究-Dar
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编号
疲劳测试
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1
τa 2.9 2.7 2.5 2.3 2.1 × × × × → → × × → →表示试样通过测试 → → × × × → → → × → ×
备注：×表示试样没有通过测试
-40 >26 >11
25 >27 >14
50 >26 >13
—— 不同温度下 FRP 拉伸剪切测试 ——不同温度下 不同温度下FRP FRP拉伸剪切测试
德邦叶片结构胶——耐温性能
测试方法 测试仪器 测试速度 项目 测试温度-40℃ 测试温度25℃ 测试温度50℃ 分别于-40℃，20℃，50℃条件下测得本体拉伸强度、拉伸模量、 断裂伸长率 CMT-4304型三思电 子万能试验机 2mm/min 拉伸强度MPa >55 >57 >55 测试标准 试样数量 拉伸模量MPa >3600 >3800 >3600 GB/T 1040 6 断裂伸长率% >2 >2.1 >2
不同温度下本体拉伸强度测试 —— ——不同温度下本体拉伸强度测试
德邦叶片结构胶——耐温性能
测试方法 测试仪器 摆锤规格（J） 分别于-40℃，20℃，50℃条件下测得本体冲击强度 简支梁冲击试验机 4 测试标准 试样数量 ISO 179 1993 6
吸收功（J) 测试温度-40℃ 测试温度25℃ 测试温度50℃ >0.7 >0.9 >0.9
第三部分：对叶片结构胶疲劳性能的研究
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第一部分：叶片结构胶概述 第二部分：德邦叶片结构胶 第三部分：对叶片结构胶疲劳性能的研究 第四部分：结语
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对叶片结构胶疲劳性能的研究
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风电叶片结构疲劳状态智能评估与预警

风电叶片结构疲劳状态智能评估与预警

风电叶片结构疲劳状态智能评估与预警随着社会对可再生能源需求的增加，风能作为一种重要的清洁能源正日益受到重视。

风电叶片作为风力发电机组的核心部件，其疲劳状态的评估与预警显得尤为重要。

本文将介绍风电叶片结构的疲劳状况智能评估与预警技术。

一、风电叶片疲劳状态评估的重要性及背景风电叶片在长期的运行过程中会承受风力带来的巨大压力和振动，容易导致疲劳破坏。

疲劳破坏的发生不仅可能导致风电叶片的损坏，还会造成安全隐患和能源损失。

因此，准确评估风电叶片的疲劳状态，采取有效的预警措施对于保障风电系统的稳定运行至关重要。

二、风电叶片疲劳状态评估方法1. 传统方法：传统的风电叶片疲劳状态评估方法主要依靠人工检查和设备监测。

人工检查需要大量的时间和人力，并且无法实现对风电叶片内部结构的全面评估。

设备监测虽然能够实时监测叶片的振动和温度等参数，但对于疲劳损伤的评估仍然有一定的局限性。

2. 基于数据分析的方法：随着大数据和人工智能的兴起，基于数据分析的风电叶片疲劳状态评估方法逐渐成为研究的热点。

这种方法通过采集大量的风电叶片运行数据，并应用数据挖掘和机器学习等技术，建立疲劳状态评估模型，可实现对叶片结构的智能评估和预警。

三、风电叶片疲劳状态预警技术1. 基于振动信号的预警技术：风电叶片在运行过程中会产生一定的振动信号，这些振动信号包含了叶片结构的重要信息。

利用振动信号分析技术，可以提取叶片的振动特征，进而判断叶片是否存在疲劳损伤，并进行预警。

2. 基于温度变化的预警技术：叶片在风力作用下产生摩擦，会导致温度的变化。

利用温度传感器等设备，实时监测叶片温度的变化情况，当温度异常升高时，可能意味着叶片存在疲劳损伤，并及时进行预警。

3. 基于机器学习的预警技术：机器学习技术能够从海量的数据中学习和发现规律，并进行预测和判断。

通过对大量的风电叶片运行数据进行学习和训练，可以建立预测模型，实现对叶片疲劳状态的预警。

四、风电叶片疲劳状态智能评估与预警的挑战与展望1. 数据获取问题：风电叶片的运行数据获取面临一定的困难和挑战，如数据采集设备的设置和维护问题等。

风电叶片用结构胶黏剂现状及其专利分析

风电叶片用结构胶黏剂现状及其专利分析

风电叶片用结构胶黏剂现状及其专利分析曾秀妮【摘要】近些年风电行业的高速发展吸引了人们的广泛关注，本文重点关注了风电行业叶片结构胶材料的技术现状和专利情况，包括各企业在中国申请的专利情况，以及国外领先的化工企业在中国风电市场的产品推广情况。

%Recently, rapid development of wind power industry has atracted widespread atention. Tis article focuses on the technology of structural adhesive and patent analysis, including the patents of various enterprises applying in China and the adhesive promotion of advanced chemical enterprises in China's wind power market.【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P62-65)【关键词】叶片;结构胶;专利【作者】曾秀妮【作者单位】国家知识产权局专利局材料部，北京 100088【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言近年来，风力发电作为一种新型能源，经历了高速发展到稳定回归的阶段，根据中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）统计报告，2012年中国风电装机量装机容量12960MW，同比下降26.5%[1]，按照这一数据来计算，2012年风电叶片用合模胶的量级约在4亿元至5亿元人民币。

风电叶片用的合模粘接对技术的要求很高，同时也是风电叶片材料体系中风险最高的原材料，产品性能会直接影响叶片的后期运行服役，产品本身的性能和现场施工工艺好坏都可能直接导致结构胶运行的失效，出现合模面胶体开裂、大梁上下胶体掉落等现象。

风机叶片结构健康评估方法与关键技术

风机叶片结构健康评估方法与关键技术

风机叶片结构健康评估方法与关键技术近年来，风机叶片在风力发电领域扮演着至关重要的角色。

然而，由于不断的工作负荷和外界环境的作用，风机叶片的结构健康问题逐渐引起人们的关注。

本文将探讨风机叶片结构健康评估的方法与关键技术。

一、概述风机叶片的结构健康评估是判断叶片是否存在损伤或疲劳裂纹的过程，以确保风机运行的安全性和可靠性。

通过对叶片结构的分析和检测，可以及时采取维护措施，减少故障风险，提高发电效率。

二、风机叶片结构健康评估方法1.视觉检查与摄像法视觉检查是最常用的评估方法之一，通过肉眼观察叶片表面是否存在明显的破损或变形，如裂纹、凹陷等。

此外，摄像法将视觉检查与摄像技术相结合，通过拍摄叶片表面的图像，并通过图像处理算法来识别和评估叶片的结构健康状况。

2.无损检测技术无损检测技术是一种非侵入性的评估方法，主要包括超声波检测、热成像检测、激光测距等方法。

超声波检测利用超声波的传播特性来检测叶片内部的缺陷，如疲劳裂纹、松动等。

热成像检测则利用红外辐射技术来检测叶片的温度变化，从而判断是否存在结构问题。

激光测距技术可以通过测量叶片的形状和尺寸来评估其结构的完整性。

3.振动分析技术振动分析技术通过检测叶片振动信号来评估其结构健康状况。

传感器可以安装在叶片上，实时监测振动信号，并通过数据处理和分析来判断叶片是否存在结构问题。

该方法具有实时性和准确性高的特点，对于现场监测和故障诊断非常有效。

三、风机叶片结构健康评估关键技术1.数据处理与分析风机叶片结构健康评估需要对收集到的大量数据进行处理和分析。

数据处理技术包括数据传输、存储和处理等方面，以确保数据的完整性和可靠性。

数据分析技术则通过使用数学模型和算法来提取叶片结构健康的有关信息，并作出准确评估。

2.故障诊断与预测风机叶片结构健康评估旨在及早发现潜在的故障，并提前进行维护修复。

因此，故障诊断和预测技术变得至关重要。

通过建立合理的故障模型和预测算法，可以及时判断叶片是否存在损伤或疲劳裂纹，并预测其发展趋势，从而提前采取有效的维护措施。

风电叶片用胶粘剂剪切疲劳性能和蠕变性能分析

风电叶片用胶粘剂剪切疲劳性能和蠕变性能分析

照Ｅ Ｎ１ ４ ６ ５标准 的要 求 ， 如图 １ 所示粘接 ， 粘 接 厚 度
间后 ， 粘 接 区域 可 能发 生破 坏 ¨ ｌ 。 ］ 。因此 剪切 疲 劳 和 蠕变 性能 数据 是对 结 构胶粘 剂 基本力 学 性 能 的重要 补充 和完 善 。
风 电 叶片 目前 采用 的胶 粘 剂均是 低 温 固化 环 氧
产 胶粘 剂 （ 以下 简 称 “ 胶粘 剂 Ｂ” ） 的静 态 剪 切 性 能
和 在经过 恒 定应 力 下 的蠕 变 性 能 ； 同时 对 比两 种 胶 粘 剂在 指定 载荷 下经 过 １ ０ ’ 循 环后 的剪 切疲 劳 眭能 。
并 测试 剩余 的剪 切 强度 。
图 １ 试样制备 图
控制在 ０ ． ５ ｍ ｍ 左右 。 搭接 长 度为 １ ２ ． ５ ｍ ｍ ４ － ０ ． ５ ｍ ｍ， 制 备 完成后 常 温 固化 ２ ４ ｈ ， 放 于烘 箱 中 ７ ０℃ 一
８ ０℃热 处 理 ６ ｈ ７ ｈ ． 自然放 置 按照 Ｇ Ｌ规 范有关材 料认证 的（ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
聚物 基 的结构 胶 粘 剂 会 发 生蠕 变 现象 ， 经 过 一 定 时
２ 实验部分 ２ ． １ 实验 用 主要 设 备 和 原 料
拉 伸试 验机 Ａ Ｇ ． Ｉ Ｃ， １ ０ ０ ｋ Ｎ； 疲 劳试 验 机 Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ
８ ８ ０ １ ， 载荷 容量为 １ ０ ０ ｋ Ｎ； 电热 鼓 风 干 燥 箱 １ ０ １ Ａ ． ４ Ｓ ； 扫描 电子显 微 镜 Ｋ Ｙ Ｋ Ｙ ． ２ ８ ０ ０ Ｂ； 灌 注 用 环氧 树 脂 及其 固化 剂 ； 单 向织 物 Ｕ Ｄ １ ２ ０ ０ ； 胶 粘 剂 Ａ及 其 固化 剂； 胶 粘剂 Ｂ及其 固化 剂 。