风力机叶片材料的选择与评价(图表)

　　E- 玻璃纤维因其成本低、适用性强的特点得到大量使用，是目前叶片主流增强材料，与许多树脂、成型工艺匹配性较佳，目前具有单轴向、双轴向、三轴向、四轴向甚至三维立体结构等许多编织形式，以满足不同的需要，使灵活的结构设计得到更好的体现。
　　但是，E- 玻璃纤维的密度较大，大型叶片的开发对叶片的重量和强度提出新的要求，完全依靠传统的E- 玻璃纤维已不能满足叶片发展的需求，新型的玻璃纤维和碳纤维开始应用到叶片中。高模量玻璃纤维具有良好的强度和抗疲劳性能，提高叶片的抗风能力，增加叶片寿命，减轻叶片重量。碳纤维复合材料叶片是叶片发展的新趋势，现已有叶片制造商利用碳纤维制造叶片，多以玻/ 碳混杂为主，但其价格过于昂贵，目前尚未得到广泛应用。
　　2.1.1 性能要求。选择任何一种纤维织物，根据实际生产工艺和叶片设计需要，要从以下几个方面考虑，主要包括力学性能和工艺性能：
　　（1）外观质量。纤维织物无断丝、毛丝、杂质、缺丝和丝束排列不均匀等缺陷。
　　（2）铺覆性。在叶片曲面上铺放纤维织物，纤维织物在无褶皱、不断裂、不撕裂，纤维无波折、扭结或起伏的情况下，与模具贴合紧密，能够制成与产品相同的形状。
　　（3）浸润性。
　　（4）叶片根端模拟试验。根端是叶片结构最厚的位置，不管是树脂还是纤维的选择，均应该进行实际生产模拟，主要是观测其实际灌注情况，有无白丝、发热等异常现象发生。
　　（5）层压板力学性能。目前所用E- 玻璃纤维织物主要有单轴向布、双轴向和三轴向布。以玻璃纤维织物为例，采用真空灌注工艺制备各种纤维织物的层压板，按相应的ISO 标准进行测试， 叶片一般设计性能基本要求见表1。层压板性能影响因素主要包括施加载荷相对纤维取向的偏轴角、施加载荷类型、材料局部范围内组分材料的性能、组分材料的几何结构以及产品内部缺陷。