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低温环境对叶片设计的影响

2015-12-22 来源:复合材料译评站 浏览数:1427


  2.1高温环境
  高温条件下,由于空气密度降低,载荷通常不会增大。
  2.2低温环境
  低温环境,疲劳载荷计算需要在年平均温度及其对应的空气密度下进行。
  对于极限载荷,需要在NTM和NWP的正常外部条件下,综合考虑年平温度及其对应的空气密度。
  EWM1工况除了默认状态,还需综合考虑年最低温度对载荷计算结果的影响。
  50年一遇的ETM\EWS\EWM\EOG\ECD\EDC等工况,需要综合考虑年平均温度的影响。如果当地的风况和温度条件可以修正,需要将对应的修正考虑到载荷计算中。
  DLC 8.X工况,运输、安装、维护和维修的极限温度需要定义为年最低温度,且在用户手册中也必须说明。
  3 极限温度对叶片的影响
  风机叶片在运行、空转或停机时通常会承受较大的结构载荷。因此,在叶片结构设计时需要考虑预期最恶劣的温度条件。这个极限温度条件,也同样要在机舱罩和挡雨环上考虑。
  但评估最大和最小运行温度的情况是,需要考虑如下因素:
  1)   年最低和最高环境温度;
  2)   太阳辐射;
  3)   叶片颜色;
  4)   叶片结构的热容量和热传导系数;
  5)   防除冰的叶片加热系统。
  材料及其测试,需要考虑是否满足年最低温度高于-30摄氏度,年最高温度是否低于50摄氏度。
  如果温度超过以上范围,需要进行进一步的材料测试和结构评估。同时,也需要考虑极限温度对叶尖净空的影响。
  只有当绝大部分疲劳载荷工况所发生的温度超过了正常范围,才需要做进一步的疲劳校核判断。
  3.1高温环境
  需要确认叶片在设计所容许的温度范围内的树脂和粘接胶的热稳定性。如果玻璃化转化温度(Tg),热变形温度(HDT),或相关的材料特性,高于年最大温度至少15摄氏度时,无需做进一步验证。
  对于所有在局部最大运行温度下可能变化的结构属性,均需进一步在给定的最大局部运行温度下进行测试,至少需要测试如下几项:
  1)   泡沫的弹性模量和强度;
  2)   层合板纤维方向的压缩强度(需要确认单向织物最低允许温度下的90度拉伸模量和强度及失效应变;还需确认±45度织物在最低允许温度下的剪切强度和模量);
  3)   粘接件的连接强度(需要确认典型粘接结构下的剪切性能),包括预埋螺栓在内;
  此外,还需考虑层合板的面板粘接强度。
  如果测试结果显示,材料属性在特定的局部运行温度下发生了改变,则需要进行进一步的结构校核评估,至少需要包括如下几项:
  1)  如果泡沫的弹性模量和强度属性改变,则需重新进行屈曲分析;
  2)  如果纤维方向的压缩强度改变,则需要重新进行纤维失效分析;
  3)  如果粘接结构的粘接强度改变,包括预埋螺栓套在内,则需重新进行粘接粘接失效分析
  需要证明叶片的整体力学性能在局部最大运行温度下没有超出设计容许的最大范围,从而确保其不会影响载荷的有效性。需要重新评估叶片变形和叶尖净空。
  3.2低温环境
  当温度低于年最低温度时,叶片的层合板和粘接胶可能发生结构性能改变,因此需要通过动态性能测试(比年最低温度低10度的条件下测试)进行验证。
  对于所有在局部最低运行温度下可能变化的结构属性,均需在此温度下进行进一步的测试验证,至少包括如下几项:
  1)  泡沫的弹性模量和强度;
  2)  层合板垂直于纤维方向的拉伸强度,σ22,和面内剪切强度(需要确认单向织物最低允许温度下的90度拉伸模量和强度及失效应变;还需确认±45度织物在最低允许温度下的剪切强度和模量);
  3)  粘接结构的粘接强度(需要确认典型粘接结构下的剪切性能),包括预埋螺栓套;
  4)  塑性材料的脆性。
  此外,还需考虑面板的粘接强度。
  如果测试结果显示相应的材料属性发生变化,需进行进一步的结构校核分析,至少包括如下几项:
  1)   如果泡沫的弹性和强度发生改变,需重新进行屈曲分析;
  2)   如果垂直于纤维的拉伸强度或剪切强度改变,则需重新进行纤维间失效分析;
  3)   如果粘接结构的粘接强度发生改变,包括预埋螺栓套,则需重新进行粘接失效分析;
  4)   阻尼对载荷的影响
  需要证明叶片的整体力学性能在局部最低运行温度下没有超出设计容许的最大范围,从而确保其不会影响载荷的有效性。需要重新评估叶片变形和叶尖净空。

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叶片 风机
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