CWPC2024：重庆华司特检测技术有限公司技术负责人曾建军发表《风电复合材料拉挤板材测试要点及挑战》的演讲

各位下午好，我今天分享的题目是：风电复合材料拉挤板材测试要点及挑战。

我主要从3个方面进行分享：

1、制样要点

大家知道复合材料拉挤板材测试当中制样占到了非常大的比重，首先我们是从制样开始探讨。对于拉挤板材本体静态性能测试，我们这里梳理了一下需要粘贴加强片的占一半以上，压缩加强片粘贴又是最难的项目。加强片作用，加强片作为力学性能测试过程中，起到保护样品本体免受应力集中带来的破坏。遇到的问题点：压缩测试时，试样容易因试样厚度不均，发生失稳导致异常断裂。解决措施：粘贴后样品整体厚度误差需要控制在较小范围内，对粘贴工装和人员操作提出很高要求。

（图示）这是我们改进后的粘贴工装，我们需要将改进后的工装重新制样，样品的厚度均匀性需要控制在一个非常小的范围之内。右下角的图片是我们将一组压缩试样，每一组测试10个点的厚度离散，大家看到这个离散是在一个非常小的范围内波动。

关于样品加工同样重要，样品直线度的保证，我们的方案是使用精密数控加工中心加工试样，加工精度可控制在±0.02mm内。加工厚度均匀性，在风电0度拉伸和0度压缩测试过程中，大家都知道多数情况都是要加工成2毫米厚的板材，所以说试样厚度均匀性对于测试数据离散非常重要。而且拉挤板材纤维在里面分布也不是特别均匀，所以说在加工薄板的时候板材也会发生弯曲变形情况，我们方案是采用高精度平面加工模床和开放的真空吸盘工装，确保样品加工的厚度精度控制在±0.01mm以内。

以上是针对制样的探讨，接下来是复合材料测试。

2、测试要点

在测试这里，我这里选取了几个重要的项目来进行分享，首先是模量测试。现在随着叶片大型化追求的极致，模量的提升对叶片的设计取得关键性的因素。模量如果提升1点，叶片厂就会设计出来下一个叶型，所以对于模量测试准确性保证是非常重要。

我从3个方面进行分享：

引伸计夹持方式，常规测试普通样品的表面不是特别光滑，影响没有那么大。但如果用免脱碳板和免脱玻板进行测试时，使用夹持方式固定试样，面比较光滑的试样，用橡皮筋固定引伸计，可减少引伸计打滑的情况，这是一个细节。

设备同轴度的校验，大家都知道设备同轴度有很多标准，美标、国标，要求都不一样。但我们现在风电方面测试基本上都是要严格按照美标1102的标准进行校验，同轴度要求小于5%以内。

试样对中，我们使用传统L形对轴工装，这个工装缺点是在试样时对冲性无法得到精确的保证，所以使用改进后新型磁吸对中工装，增加试样宽度对中精度。

压缩测试的分享，压缩测试在我们复合材料拉挤板材本体测试里是最难的，也是比较重要的一个项目。而且在我们前辈从开始，在以前经验当中发展出了很多工装。最左边是3410剪切工装，再到中间端部加载工装，再到混合加载工装。我们现在测试拉挤板材压缩过程中就发现，这几种工装测试的强度值都会偏低，没有办法正确的表征拉挤板材真实的压缩性能，所以我们后面才使用改进后的混合加载工装，这个工装优点就是我们在夹持力方面可以自由调节，也可以很好控制。

我们看一下做的实验，针对于几种工装在测试单轴向织物的表现，我们使用混合加载（改进型）工装相比剪切加载工装，压缩强度提升了至少20%以上。基于以前的实验，我们华司特也对碳拉挤板压缩性能首要选取了改进后的混合加载工装，这个工装测试结果显示压缩强度达1600MPa，特征值达到1400MPa（根据DNV.GL-ST-0376标准）。

针对碳板拉拉疲劳测试探讨，大家知道碳板拉伸强度达到2200MPa以上，因强度太高测试疲劳时，容易出现抽芯现象，导致疲劳性能数据偏低。我们改进的方案是在板材表面增加一个保护层，增加保护层我们测试验证后试样破坏模式就比较正常。右边图片就比较明显，两个对照起来。通过真空灌注在碳板表面增加保护层，碳板真空灌注后疲劳测试试样断裂正常。

针对拉压疲劳和压压疲劳的探讨，大家都知道碳板特点是模量高，刚性比较大，在我们测试压向疲劳时最容易发生的是试样失稳，带来测试时断裂不正常的破坏。基于此，我们也自主设计开发了防失稳工装和对中工装，保证每根试样安装一致性。缓冲垫材质和厚度选择也很关键。试样温升控制，试样温度太高会加速界面的破坏，保持试样温度升高不超过测试环境温度10℃。

我们华司特也对碳板的拉压疲劳、压压疲劳测试数据进行了分析，我们测试M值基本上在35以上，相关系数R值也是大于9。基于此，我们测试疲劳离散度还是在比较小的范围之内。

通过刚才几个测试项目的探讨做一个小结，针对于模量测试几个点：

（1）模量测试：引伸计选取，设备同轴度、试样对中性。

（2）压缩测试：试样均匀性和一致性，压缩工装，加载方式。

（3）拉-拉疲劳：特别关注灌注和未灌注的差异，失效模式是否在正常范围之内。

（4）拉压和压压疲劳：对于碳板相对玻板更容易发生试样失稳的情况，然后就是试样发热问题需要特别关注。

以上是关于制样和测试的分享。

3、公司概况

接下来，请允许我对华司特做一个简要的介绍。重庆华司特检测技术有限公司是由重庆大渡口政府基金和员工团队投资的一家专注于复合材料检测第三方公司。总部位于重庆市大渡口区，成立于2022年， 在重庆、 江苏各设有1个实验室。主要从事纤维、织物及复合材料和相关产品的测试与分析、 技术咨询服务。公司团队在2023年取得了CMA、CNAS及DNV的实验室资质。公司业务范围主要针对于芯材和硬质泡沫塑料性能测试，还有纤维、织物和复合材料的物理性能及力学性能测试项目。树脂、胶粘剂的性能测试。除此之外，我们公司也是对部件测试进行开展当中，同时我们在之前也是跟M公司进行了关于纤维织物、灌注、性能测试很多方面的合作，所以我们在复合材料测试方面经验还是比较丰富的。

（图示）这些是我们配置的关于制样、加工、粘贴一些工装的图片。

我们在重庆实验室、盐城实验室都有布置疲劳试验机，左边是重庆实验室的，还有右边全部是盐城实验室的图片。公司静态力值测试范围从1000牛到2500牛，测试温度范围从负50到正300摄氏度。

以上是我的分享，这里有公司的联系电话和微信，有需要可以随时联系，谢谢大家！