风电叶片基础知识之复合材料篇二
风力发电机叶片复合材料性能分析【论文】
风力发电机叶片复合材料性能分析摘要：风力发电机叶片是风力机捕获、利用风能的重要部件，故为了优化风力发电机的性能，现阶段已经有越来越多的研究者重视起对风力发电机叶片的性能探索。
由此本文就对风力发电机叶片中复合材料性能进行分析，不仅阐述了风力发电机及其叶片的概念与重要作用，还通过利用真空灌注工艺以及如巴氏硬度计、万能试验机等设备开展了风机叶片的材料性能实验。
关键词：风力发电机叶片；复合材料；性能分析现代社会中可持续发展的环保理念不断普及，诸如太阳能、潮汐能、风能等可再生能源逐渐占据了更重要的地位。
由此现阶段的电力企业中也逐渐改变了过去仅依靠火力发电的模式，相关的风力发电机逐渐拥有了更为广泛的应用空间。
而作为风力发电机核心技术，风机叶片技术也同样受到了更多人的注重，由此本文就对风机叶片的构成、性能、结构等方面进行了深入探索。
1.风力发电机叶片作为风力发电机中的重要部件之一，风机叶片通常可占一架风机总成本的15%到20%，这主要是由于风机叶片的质量常会影响到风机性能及其相关效益，根据相关数据显示，风机叶片每增加6%的长度，风机对风能的利用率即可提升12%左右。
一般来说，风机叶片主要是由外壳、腹板、梁帽、挡雨环、人孔盖等结构组成，再经由相关结构的结合后，风机叶片常能够具备良好的力学性能和防水性，而且相关结构的连接也在一定程度上保障了风机叶片的质量。
并且随着现阶段复合材料在风机叶片制造中的广泛应用，风机叶片的性能、质量等也得到了良好提高。
而现阶段一个制造完成的风机叶片，其中复合材料可占整个叶片90%及以上的比重，故现代的风机叶片通常不仅具备有较轻的重量，其耐腐蚀、抗疲劳等性能也较为优越，相关特点往往来源于复合材料的特性。
同时，随着复合材料的多样化发展，如夹层结构复合材料、先进复合材料等材料的应用都在不同程度上提高了风机叶片的质量。
此外，现阶段在制造风力发电机叶片时，也常会根据所制造叶片部位的不同而使用不同种类的复合材料，如在叶片外壳的制造中常会选择玻璃纤维增强树脂作为原材料，而在叶尖、叶片主梁的制造中则会选用具备更高强度的碳纤维材料，只有叶片前缘、后缘和抗剪腹等处则常会以夹层结构复合材料为主要原材料 [1] 。
风力发电机的叶片材质说明书
风力发电机的叶片材质说明书一、引言风力发电机作为一种清洁能源发电方式，受到了越来越多的关注。
而风力发电机的叶片作为其关键部件之一，材质的选择将直接影响风力发电机的性能和效率。
本文将对风力发电机叶片材质进行说明，介绍常见的叶片材料及其特性，以便广大用户和研发人员选择合适的叶片材料。
二、常见叶片材料及特性1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是目前使用较广泛的风力发电机叶片材料之一。
它具有重量轻、强度高和耐腐蚀等特点，能够提高风力发电机的工作效率。
碳纤维复合材料的优点在于其优异的疲劳性能和机械性能，可以有效抵御恶劣的环境条件和较大的风压荷载。
此外，碳纤维复合材料还具有良好的耐候性，可以在各种气候条件下使用。
2. 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料是另一种常用的风力发电机叶片材料。
它的制造成本相对较低，且易于成型和加工。
玻璃纤维复合材料具有较高的抗裂性能和抗冲击性能，在一定程度上能够抵御外部影响因素的侵蚀。
然而，与碳纤维复合材料相比，玻璃纤维复合材料的强度较低，容易发生疲劳破坏，因此需要更频繁的维护和更换。
3. 聚酯树脂聚酯树脂是风力发电机叶片常用的粘合剂材料。
它具有良好的粘接性能和耐候性，能够承受叶片在工作过程中的振动和变形。
聚酯树脂的应用可以提高叶片的整体刚度和强度，从而增加其抵御风压荷载的能力。
三、叶片材料选择的考虑因素在选择风力发电机叶片材料时，需要考虑以下几个因素：1. 抗疲劳性能：叶片长期暴露在恶劣的环境条件下，需要具有良好的抗疲劳性能，以避免由于疲劳破坏而导致的叶片故障。
2. 强度和刚度：叶片需要具备足够的强度和刚度，能够承受风力荷载和外部冲击力，确保安全可靠地工作。
3. 耐候性：叶片应能在各种气候条件下使用，不受紫外线、高温和湿度等因素的影响，保持长期稳定的表面质量和性能。
4. 维护周期和成本：不同材料的叶片维护周期和成本不同，需考虑所选材料的维护周期和成本，以降低开支和减少维护时间。
四、结论综上所述，碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和聚酯树脂是常见的风力发电机叶片材料。
叶片修复复合材料 - 副本
风机叶片修复材料浅谈内容摘要风力发电机组长期在恶劣的自然环境中暴露运行，不仅要承受强大的风载荷，还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击，以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀。
为了提高损伤修复过程中所使用复合材料的载荷、耐腐蚀和耐冲刷等性能, 必须对所使用叶片修复材料中的树脂基体系统进行精心研究和筛选, 对传统叶片修复工艺进行创新。
采用性能优异的环氧树脂, 改善玻璃纤维/树脂界面的粘结性能, 提高叶片的承载能力, 扩大玻璃纤维在大型叶片中的应用范围。
研究结果表明叶片修复过程中合理使用的复合材料完全可以达到在恶劣工作环境中长期使用的性能要求。
关键词:风力机; 叶片; 环氧树脂;引言随着风力发电机单机功率的不断提高，叶片的质量和尺寸也越来越大，对叶片的要求也越来越高：要求叶片质量轻且分布均匀，外形尺寸精度控制准确；具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负荷的考验；叶片旋转时的振动频率特性曲线正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、抗紫外线照射和抗雷击的性能好；发电成本较低，维护费用最低。
叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。
因此，轻质高强、耐蚀性好、具有可设计性的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是目前国内大型风机叶片生产及修复的首选材料。
本文主要探讨了风机叶片生产和修复过程中所用的主要材料玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，以及PVC材料。
一、叶片损伤原因为了提高风机的发电效率，风机绝大多数处在地理、气候环境相对恶劣的地区，从而导致风机叶片容易遭受损伤。
其中对于风机叶片发生故障率最大的损伤原因是雷击，而且雷击往往会给风机叶片带来较严重的损伤甚至报废。
其次为风沙磨损、酸雨腐蚀，导致叶片表面出现麻点，影响风机使用寿命。
飞鸟撞击也是造成风机叶片损伤的一大杀手，由于风机所在地人眼稀少，所以飞鸟较多，飞鸟撞击往往会使风机叶片表面大面漆胶衣脱落。
碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展
碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展随着风电行业的快速发展，对于风电叶片的要求也越来越高。
传统的风电叶片主要使用玻璃纤维增强塑料（Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP），但其在抗风荷载、承载能力、疲劳性能等方面存在一定的不足。
为了提高叶片的性能，碳纤维及复合材料得到了广泛研究和应用。
1.碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP）：以碳纤维为增强体的塑料基质材料，能够显著提高叶片的强度和刚度。
与传统的GFRP相比，CFRP具有更高的拉伸强度和模量，能够有效地减缓叶片在风荷载下的振动，并提高承载能力。
2.碳纤维树脂复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）：由碳纤维和树脂组成的复合材料，具有优异的力学性能和耐久性。
CFRP在风电叶片中的应用可以大幅度减轻叶片的重量，提高叶片的结构强度和疲劳寿命。
3.纳米碳管/纤维复合材料：纳米碳管和纤维相结合的复合材料，具有高强度、高导热性和良好的阻尼效果。
纳米碳管/纤维复合材料在风电叶片中的应用可以提高叶片的力学性能和耐久性，特别是在复杂的风荷载环境下表现出优异的阻尼效果。
4.天然纤维增强复合材料：将天然纤维（如竹纤维、麻纤维等）与树脂相结合形成的复合材料，具有较低的成本和环境友好性。
天然纤维增强复合材料在风电叶片中的应用可以减少对有限资源的依赖，并降低生产过程的能耗和排放。
5.混合增强复合材料：将碳纤维、玻璃纤维和天然纤维等不同种类的纤维相结合，形成混合增强复合材料。
混合增强复合材料在风电叶片中的应用可以充分利用不同纤维的优势，提高叶片的综合性能。
总的来说，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用进展迅速，为提高叶片的性能和可靠性提供了新的解决方案。
随着技术的不断创新和进步，碳纤维及复合材料在风电叶片中的应用将会得到进一步推广和应用。
风机叶片复合材料
风机叶片复合材料连云港的中复连众复合材料集团有限公司，是一家集复合材料产品开发、设计、生产、服务于一体，以风力发电机叶片、玻璃钢管道、贮罐和高压气瓶、高压管道为主打产品的高新技术企业。
机缘巧合之下，我有幸简单参观到这个公司生产的风机叶片。
我第一次见到这些放置在长拖车上的长达40米的叶片时，我感到非常惊讶，刚好老师在课上播放了风机叶片安装过程的视频，更加激起了我的好奇心，很想知道它们是怎么生产出来的。
下面是我查阅的一些资料。
目前的风力发电机叶片基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E－玻璃纤维、S－玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成。
1玻璃纤维复合材料叶片玻璃纤维增强聚脂树脂和玻璃纤维增强环氧树脂是目前制造风机叶片的主要材料，E-玻纤则是主要的增强材料，研究表明,采用射电频率等离子体沉积去涂覆E-玻纤,可降低纤维间的微振磨损，其耐拉伸疲劳强度就可以达到碳纤维的水平。
但是,E2玻纤密度较大,随着叶片长度的增加,叶片的质量也越来越重，叶片越重,对发电机和塔座要求就越高,同时也影响到发电机组的性能和效率,因此,需要寻找更好材料以适应大型叶片发展的要求。
2碳纤维复合材料叶片研究表明，碳纤维(CF)复合材料叶片的刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2~3倍,大型叶片采用碳纤维作为增强材料更能充分发挥其轻质高强的优点。
但由于其价格昂贵,限制了它在风力发电上的大规模应用。
因此，全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面进行深入研究,以求降低成本。
现在碳纤维轴已广泛应用于转动叶片根部,因为制动时比相应的钢轴要轻得多,但在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时,采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。
3碳纤维/轻木/玻纤混杂复合材料叶片当叶片长度增加时,质量的增加要高于能量的取得,因此碳纤维或碳/玻混杂纤维的使用对抑制质量的增大是必要的。
在制造大型叶片时,采用玻纤、轻木和PVC相结合的方法可以在保证刚度和强度的同时减轻叶片的质量。
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式正逐渐得到广泛应用。
而风力发电机叶片作为风能转换的关键部件，其性能的提升对整个风力发电系统的效率和可靠性具有重要影响。
在叶片的材料选择中，碳纤维复合材料由于其独特的优势而成为首选材料。
碳纤维复合材料具有优异的强度和刚度。
相比传统的金属材料，碳纤维复合材料具有更高的比强度和比刚度，能够承受更大的载荷，并且具有更好的抗疲劳性能。
这使得风力发电机叶片能够在恶劣的环境条件下长期稳定运行，大大延长了叶片的使用寿命。
碳纤维复合材料具有较低的密度。
相比金属材料，碳纤维复合材料的密度较低，使得叶片的重量得到有效控制。
轻量化的叶片能够减轻整个风力发电机的负荷，提高发电效率。
此外，较轻的叶片还能减小叶片的转动惯量，提高系统的动态响应能力。
碳纤维复合材料还具有优异的抗腐蚀性能和耐候性。
风力发电机叶片经常暴露在潮湿、腐蚀的环境中，传统的金属材料容易受到腐蚀而影响叶片的性能。
而碳纤维复合材料具有良好的抗腐蚀性能，能够有效地抵御潮湿和腐蚀的侵蚀，保持叶片的稳定性能。
碳纤维复合材料还具有良好的设计自由度。
由于碳纤维复合材料可以根据需要进行定向增强，因此可以根据叶片的设计要求进行灵活的组合和布局，实现叶片结构的优化。
这种灵活的设计能够提高叶片的气动性能和动态特性，进一步提高风力发电机的效率和稳定性。
然而，碳纤维复合材料也存在一些挑战和限制。
首先，碳纤维复合材料的制造成本较高。
相比传统的金属材料，碳纤维复合材料的制造过程更为复杂，需要较高的技术和设备投入，从而导致制造成本的增加。
其次，碳纤维复合材料的回收和再利用也存在一定的难度，这对环境保护和可持续发展提出了一定的挑战。
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用具有广阔的前景和潜力。
其优异的强度、刚度、轻量化、抗腐蚀性能和设计自由度使得风力发电机叶片能够具备更高的效率、更长的使用寿命和更好的稳定性能。
复合材料风力机叶片结构设计2
ｃ ｓｓ ｔｎ ａｏｅ ｓｕ ｕ ｓｕｉｂ ｄ ｍ ｓ ｆｐ ｎｓ ｌ ｓｆ ｅ ， ｒ ｓｅ ｉ ｏ ｂｖ ｔｏ ｃ ｒ ， ｌ ｅ ｓｌ ｓｆ ｅ ， ｔ ｎｓ ｏ － ｃｏ ｆ ｗ ｔ ｔｅ ｎ ａ ａ ， ｔ ｓ ａ ｉ ｓ ｒ ｔ ａ ｉ ｇ ｔ ｓ ｎ ｆ ｅ ａｄ ｉ ｓｆ ｅ ， ｅｔｇ ｅｈｎ ａ ｐｒ ｅ ｒ ｂ ｄ ｏ ｉ ｓ ｆ ｓ ｎ ａ ａ ｔ ｎｓ ｒ ｃｎ ｍ ｃａｉｌ ａ ｔ ｏ ｌ ｅ ｒｏ ｔ ｎ ｓ ｘ ｌ ｉ ｉ ｓ ｅ ｉ ｌ ｆ ｃ ａ ｍ ｅ ｆ ａ ｓｕｔａｐ ｐｒ ｓｗ ｒ ｃ ｃｌｅ ｂ Ｐｅｏ ｐ ｅ ｃｄ ｐ ｇ ｍ ｉ ｗ ｔｃ ｒ ｒ ｅｉ， ｅ ｕ ｔ ｙ ｃｍ ａ ｅ ｅ ｒ ｗ ｃ ａ ｒ ｕ ｌ ｔ ｅ ａ ａｄ ｒ ｏ ｅ ｌ ｒ ｆ ｏ ｒ ａ ｈ ｈ ｏ ｓ
的强度和刚度，有效降低了叶片的重量。同时也对复合材料叶片的结构设计起 到了良 好的指导作用。文中的方法同样适用于其它复合材料复杂结构的极限分 析与强度设计。 关键词：桥联模型，复合材料风机叶片，极限分析，强度设计
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新型复合材料在风机叶片中的应用
新型复合材料在风机叶片中的应用【摘要】随着叶片尺寸的不断增大必将造成叶片重量越来越大，对叶片的强度和刚度有严格的要求，以避免叶尖在极端风载下出现碰撞塔架的情况。
复合材料高强度轻质量的优势却很好的满足了大型叶片的要求。
【关键词】复合材料；风力发电机1.引言风电技术发展的一个重要标志就是风力发电机组的单机容量不断提高。
自1997年以来，在欧洲特别是丹麦、德国、西班牙等国家风电技术发展很快，与过去比在单机容量方面也大大的得到提高。
当前世界风机的主力机型是1.5MW—3MW，平均单机容量也达到1MW。
风力发电可分为海上风电和内陆风电，海上风电发展与内陆风力发电相比，海上风力发电的工作风速普遍比较高，从发电量来看一般海上风场和陆上风场相比都要高出几乎0.2到0.4倍，并且对陆上景观的影响也比较小。
目前，风电技术已经能够制造出单机容量为2MW—5MW的风力机来用于海上风力发电的要求，为了满足这些条件风机叶片变得越来越长，现在已达到了40m—60m。
当风力机组装机容量更大时叶片的长度还会随之增加。
在丹麦筹建的RISOE新叶片试验中心中可以进行长度高达100m的叶片结构试验，这也成为风力发电机叶片的研究趋势。
如此巨大的叶片尺寸使得其对制造材料和工艺有了更高的要求。
2.新型材料在风机叶片中的应用随着叶片尺寸的不断增大必将造成叶片重量越来越大。
经研究，叶片重量与长度成三次方关系。
当风力发电机组正常工作时，在重力的作用下将会对叶片产生交变荷载，这些载荷将会引起叶片本身的疲劳破坏，甚至会使整个风力发电机出现疲劳损伤。
通过叶片重量的减轻，从而可以减少对其起到支撑作用的塔架、轮毂以及机舱等结构的质量。
对于风力机组的运行、能量输出、疲劳寿命来说，风机叶片的重量都是一个重要的影响因素。
在风机运行中，对叶片的强度和刚度有严格的要求，以避免叶尖在极端风载下出现碰撞塔架的情况。
对于大型风力机来说，在必须满足强度与刚度的前提下，尽量减轻叶片自重最有效的方法就是优化叶片结构和提高所用材料的性能质量。
风电叶片复合材料失效机理及预测
风电叶片复合材料失效机理及预测一、风电叶片复合材料概述风电叶片是风力发电机组的关键部件之一，其主要作用是将风能转化为机械能，进而驱动发电机发电。
随着风电技术的不断发展，风电叶片的尺寸和功率等级也在不断增加，对叶片材料的性能要求也越来越高。
复合材料因其轻质、高强度、耐腐蚀等优点，成为风电叶片制造的首选材料。
风电叶片复合材料通常由增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）和基体材料（如环氧树脂、聚酯树脂等）组成，通过特定的工艺方法复合而成。
二、风电叶片复合材料失效机理风电叶片在运行过程中，会受到复杂的载荷作用，包括周期性的气动载荷、疲劳载荷以及极端天气条件下的随机载荷等。
这些载荷会导致复合材料内部应力的产生和分布，长期作用下可能会引发材料的损伤和失效。
风电叶片复合材料的失效机理主要包括以下几种：1. 疲劳损伤风电叶片在运行过程中，由于风速的不断变化，叶片会经历周期性的气动载荷作用，导致材料内部产生循环应力。
在循环应力的长期作用下，复合材料内部的纤维和基体之间可能会产生疲劳裂纹，裂纹的扩展最终可能导致叶片的断裂失效。
2. 冲击损伤风电叶片在运行或运输过程中，可能会受到冰雹、飞鸟、叶片间的碰撞等冲击载荷。
冲击载荷会导致复合材料表面或内部产生冲击损伤，如分层、脱粘、纤维断裂等，这些损伤会降低叶片的承载能力和耐久性。
3. 环境老化风电叶片长期暴露在户外环境中，会受到紫外线、湿度、温度变化等环境因素的作用，导致复合材料发生老化。
老化过程会改变材料的物理和化学性质，如树脂基体的硬化、纤维的强度降低等，从而影响叶片的整体性能。
4. 湿热环境影响风电叶片在湿热环境中运行时，水分和热量可能会渗透到复合材料内部，导致树脂基体的膨胀和软化，进而影响复合材料的力学性能。
此外，湿热环境还可能加速材料的老化过程，增加叶片失效的风险。
三、风电叶片复合材料失效预测为了确保风电叶片的安全可靠运行，对复合材料的失效进行预测和评估是非常重要的。
失效预测可以通过以下几种方法进行：1. 理论分析通过对复合材料的力学行为进行理论分析，建立材料的应力-应变关系模型，预测在不同载荷作用下材料的应力分布和损伤情况。
风电叶片材料(免费)
风电叶片材料(一)：不饱和树脂1．不饱和聚酯树脂的定义人类最早发现的树脂是从树上分泌物中提炼出来的脂状物，如松香等，这是“脂”前有“树”的原因。
直到1906年第一次用人工合成了酚醛树脂，才开辟了人工合成树脂的新纪元。
1942年美国橡胶公司首先投产不饱和聚酯树脂，后来把未经加工的任何高聚物都称作树脂。
但是早就与“树”无关了。
树脂又分为热塑性树脂和热固性树脂两大类。
对于加热熔化冷却变固，而且可以反复进行的可熔的树脂叫做热塑性树脂，如聚氯乙烯树脂（PVC）、聚乙烯树脂（PE）等；对于加热固化以后不再可逆，成为既不溶解，又不熔化的固体，叫做热固性树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。
“聚酯”是相对于“酚醛”“环氧”等树脂而区分的含有酯键的一类高分子化合物。
这种高分子化合物是由二元酸和二元醇经缩聚反应而生成的，而这种高分子化合物中含有不饱和双键时，就称为不饱和聚酯，这种不饱和聚酯溶解于有聚合能力的单体中（一般为苯乙烯）而成为一种粘稠液体时，称为不饱和聚酯树脂（英文名Unsaturated Polyester Resin 简称UPR）。
因此，不饱和聚酯树脂可以定义为由饱和的或不饱和的二元酸与饱和的或不饱和的二元醇缩聚而成的线型高分子化合物溶解于单体（通常用苯乙烯）中而成的粘稠的液体。
2．不饱和聚酯树脂的特性不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂，当其在热或引发剂的作用下，可固化成为一种不溶不融的高分子网状聚合物。
但这种聚合物机械强度很低，不能满足大部分使用的要求，当用玻璃纤维增强时可成为一种复合材料，俗称“玻璃钢”（英文名Fiber Reinforced Plastics 简称FRP）。
“玻璃钢”的机械强度等各方面性能与树脂浇铸体相比有了很大的提高。
以不饱和树脂为基材的玻璃钢（UPR-FRP）具有以下特性：1）耐腐蚀性能良好UPR-FRP是一种良好的耐腐蚀性材料，能耐一般浓度的酸、碱、盐类，大部分有机溶剂、海水、大气、油类，对微生物的抵抗力也很强，正广泛应用于石油、化工、农药、医药、染料、电镀、电解、冶炼、轻工等国民经济诸领域，发挥着其他材料无法替代的作用。
风电叶片大梁板用复合材料及其制备方法与流程
风电叶片大梁板用复合材料及其制备方法与流程随着能源问题日益突显和可持续发展意识的加强，风能作为一种清洁、可再生能源得到了越来越多的关注和发展。
而作为风力发电的核心部件之一，风电叶片的优化和改进也成为了业内关注的重点。
在传统的风电叶片结构设计中，常常采用钢铁、铝合金等金属材料进行加固，但这些材料容易腐蚀、重量大、成本高等缺点，因此逐渐被复合材料所替代。
接下来，本文就介绍一种用于风电叶片大梁板的复合材料及其制备方法与流程。
一、复合材料的基本概念复合材料是指由两种或两种以上不同材料的组合形成一种新材料，其性能和性能的各种组合方式要远远优于单一材料。
这种“混搭”的方式，可以兼顾各种材料强度和耐用性的优势，实现综合材料性能的提升。
因此，在重量轻、强度高、耐腐蚀、耐热、隔音等性能方面具有很高的研究价值和实用性。
二、复合材料在风电领域的应用风电叶片作为风力发电机的关键零部件，需要具备一定的刚度和强度，同时又要轻量化，以增加输出功率。
因此，如何选用材料及其制备技术的优化，就成为提高风电叶片效率的关键。
复合材料的轻、强、硬、耐腐蚀和防电磁干扰等性能优点，使其在风电叶片的制造过程中被广泛应用，其中大梁板作为叶片的主梁骨架构件，需要具备较高的强度、刚度和耐久性。
通常与复合材料相结合制成。
常用的大梁板复合材料，由于其较好的性能和可塑性，主要采用树脂基复合材料（如环氧树脂、聚酯树脂），结合玻璃纤维、碳纤维等增强材料进行加固。
三、复合材料制备工艺流程1.材料预处理：复合材料的预处理包括采购、理化性能测试以及及时的贮存与保管等。
其中，材料采购需要注意材料来源、材料的保质期、含水率等各类因素。
2.材料切割：根据铺放图样按成品尺寸先在预制模具规定范围内用模板切割出相应的布料。
3.模具制作：将大梁板的形状和尺寸通过CAD技术和修模等方式进行设计，然后进行木质模具的制作。
4.胶液注入：制作好的木质模具表面用脱模剂喷涂处理后，制备胶液，按设计好的样板尺寸将其涂抹在木质模具表面上，并排气，待固化。
建材-大国重材系列（二）：玻纤碳纤双骄，共享风电增量时代
报告摘要：●风机大型化推动大丝束碳纤维需求近年来风机厂商大功率机型占比明显提升，风机大型化能从摊薄风机制造成本、摊薄风机非制造成本、提升发电效率等角度降低度电成本。
风机大型化叠加海上风电兴起使叶片长度不断突破，而叶片大型化带来的轻量化与强度刚度要求带动碳纤维需求。
●玻纤为主流风电叶片增强材料风电叶片增强材料主要包括玻纤、碳纤维，密度、拉伸强度、模量为增强材料关键指标。
与传统材料相比，玻纤密度满足轻量化需求、模量强度满足刚度与强度需求，兼具经济性，为主流风电叶片增强材料，玻纤约占风电叶片材料成本的28%。
●碳纤维更适用海上大叶片碳纤维可减轻叶片质量、增强叶片刚度、提高叶片抗疲劳性能，拉挤法应用是近年来叶片需求增加的主因之一，但叶片大规模应用碳纤维仍受制于成本因素。
此外Vestas碳梁保护专利2022年7月到期，国内厂商有动力加速布局拉挤法碳纤维。
●风电叶片领域，玻纤与碳纤将长期共存碳纤维产能规模无法支持对玻纤的大面积替代；碳纤维成本下降非一日之功；玻纤不断更新换代，高模量玻纤将成为风电纱拳头产品。
●投资建议玻纤与碳纤有望共享风电增量。
全球风电碳纤维需求从2014年0.6万吨快速上升到2020年3.06万吨，CAGR31%，增速明显快于整体。
行业性能与成本动态匹配，部分时点不可兼得，当前玻纤性价比优势依然显著。
风电领域，玻纤建议重点关注中国巨石、中材科技，碳纤维关注吉林碳谷、吉林化纤、中复神鹰（未上市）。
●风险提示大丝束碳纤维产能投放进度不及预期；国产拉挤法工艺研发不及预期；海上风电项目进展不及预期。
[Table_ProfitDetail]盈利预测与财务指标代码重点公司现价EPS PE评级12月1日2020 2021 2022 2020 2021 2022600176.SH中国巨石17.700.69 1.40 1.56 28.9 12.7 11.3 - 002080.SZ中材科技36.90 1.22 2.16 2.39 19.8 17.1 15.5 - 资料来源：wind、民生证券研究院（未评级公司使用wind一致预期）[Table_Invest]推荐维持评级[Table_QuotePic]行业与沪深300走势比较资料来源：Wind，民生证券研究院分析师：李阳执业证号：S0100521110008邮箱：******************相关研究1.【民生建材】大国重材系列（一）：聚焦药玻，技术攻关与国产替代2.地产信贷边际放松，消费建材估值有望企稳—建筑材料行业周报202111283.【民生建材】本周观点211121：板块估值偏低，新材料应用提速建材行业研究/深度报告玻纤碳纤双骄，共享风电增量时代——大国重材系列（二）深度研究报告/建材2021年12月02日本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1目录1. 风机大型化推动大丝束碳纤维需求 (3)1.1大功率风机占比明显提升 (3)1.2叶片大型化带动碳纤维需求 (5)2. 风电叶片材料：玻纤VS碳纤维 (6)2.1玻纤为主流风电叶片增强材料 (6)2.1.1 玻纤性价比高 (6)2.1.2 各类玻纤因性能差异应用于叶片不同结构 (7)2.2碳纤维更适用于海上大叶片 (8)2.2.1 碳纤维性能优异，短期大规模应用受制于成本 (8)2.2.2 风电叶片主要使用高性价比大丝束碳纤维 (10)2.2.3 拉挤法为风电叶片用碳纤维主要生产工艺 (12)2.3碳纤维产业链较长，生产工艺国产替代空间广阔 (14)3. 风电叶片领域，玻纤、碳纤将长期共存 (16)4. 风险提示 (17)插图目录 (18)表格目录 (18)1. 风机大型化推动大丝束碳纤维需求1.1 大功率风机占比明显提升风机厂商大功率机型占比明显提升。
复合材料风电叶片的主要结构形式及受力特点
复合材料风电叶片的主要结构形式及受力特点复合材料风电叶片是现代风电发电机中的重要组成部分，具有结构轻巧、强度高、耐腐蚀和抗风载荷等优点，越来越受到人们的关注和重视。
本文将介绍复合材料风电叶片的主要结构形式以及受力特点。
复合材料风电叶片主要结构形式复合材料风电叶片的主要结构形式包括三个部分：叶片轮廓、框架、和内部结构。
其中，叶片轮廓是整个叶片的外形，包括前缘、后缘、两侧边缘和中间的厚度等。
框架是叶片轮廓的支撑结构，支撑框架的主要材料是复合材料。
内部结构包括各种腔室、加强筋和支撑杆等。
另外，现代复合材料风电叶片通常采用“蜂窝结构”，即以高强度的面板为表面贴合一层蜂窝纸板，形成由多个六边形的小蜂窝构成的中空结构。
这种结构的优点在于同时具有较高的刚度和强度，还能使整体重量降低，提高效率。
受力特点复合材料风电叶片在运转过程中会受到多种力的作用，主要包括以下几个方面：1. 弯曲力风力作用在叶片上，它是导致叶片产生弯曲形变的主要力。
另外，由于重力的作用，也可能会加剧叶片的弯曲形变。
2. 扭转力在叶片运转时，旋转的扭转力会导致叶片在纵向和横向上发生扭曲。
这种力作用会导致叶片不均衡，在风力作用下进一步产生更大的扭矩。
3. 剪切力剪切力主要是由于风力在叶片轮廓上的作用引起的，它也是叶片产生振动的主要原因。
4. 激振力激振力是由于旋转叶片与周围空气的相互作用所产生的波动力，它容易形成共振现象，从而引起叶片振动增大。
综合来看，复合材料风电叶片的主要受力特点是弯曲、扭转、剪切和激振。
针对不同的受力特点，叶片的结构设计和材料选择方案也不同，需要对其力学性能和耐久性进行全方位考虑。
总结复合材料风电叶片是现代风电发电机中不可或缺的关键部件。
复合材料风电叶片的主要结构形式包括叶片轮廓、框架和内部结构等；其主要受力特点表现为弯曲、扭转、剪切和激振等。
叶片的结构设计和材料选择方案应根据受力特点进行综合考虑。
未来，随着技术的不断发展和应用领域的不断扩大，复合材料风电叶片应用将会得到进一步推广和完善，有望在新能源行业中发挥越来越重要的作用。
风电叶片材料
风电叶片材料
风电叶片是风能发电的关键部件，其材料的选择对叶片的性能有重要影响。
常用的材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、木材及其他聚合物。
碳纤维复合材料对于风电叶片具有重要意义，有良好的力学性能，具有较高的强度与模量，适合风电叶片加工制造，可以提高叶片的强度，轻盈、优异的剪切刚度，减少叶片自重，阻碍叶片在强风下的扭曲变形，使用寿命长；同时具有很好的耐温、抗湿及耐腐蚀性，可以保证在应力大的情况下叶片仍有非常好的可靠性与寿命。
玻璃纤维复合材料可以起到加强叶片的作用，具有良好的力学性能，具有高抗张强度和抗弯刚度，可以提高叶片的强度，节约重量，减少叶片变形，使用寿命长；同时具有很好的耐火性能，还具有抗老化和耐温性，可以有效地延长叶片的使用寿命。
木材是传统的叶片材料，具有低廉的价格、良好的外在质量，但是比起碳纤维等其他复合材料而言，具有较低的强度。
因此，木材在叶片设计中仍有一定的应用场景。
此外，还有聚合物及多种塑料，它们的优缺点互有，可以根据需要进行选择。
风力发电复合材料叶片制作方法
风力发电复合材料叶片制作方法一、引言随着全球能源危机的日益加剧，绿色能源得到了越来越多的关注和重视。
风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正在逐渐成为解决能源问题的重要手段。
而风力发电机组中最重要的部件之一——叶片，其制作材料和工艺对于风力发电机组的性能和寿命有着至关重要的影响。
本文将介绍一种采用复合材料制作风力发电叶片的方法。
二、复合材料复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料组成，并在其中一个或几个方向上按规定方式排列、粘结或缠绕制成具有新性质的材料。
常见的复合材料有玻璃钢、碳纤维增强塑料等。
三、叶片结构风力发电叶片通常由根部、前缘、后缘和尖端四个部分组成。
其中，前缘是叶片面对风方向时首先遇到风流动的位置，后缘则是离开风流动最后一个位置。
四、制作方法1. 材料准备采用碳纤维增强塑料作为主要材料，需要准备碳纤维布、环氧树脂、硬化剂等。
2. 前缘制作将碳纤维布按照叶片前缘的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
3. 后缘制作将碳纤维布按照叶片后缘的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
4. 根部制作将碳纤维布按照叶片根部的形状切割成相应的形状，然后涂上一层环氧树脂。
再将碳纤维布放置在模具上，加压固化。
5. 叶片组装将前缘、后缘和根部三个部分进行组装，并进行精修和打磨。
五、优点与传统金属材料相比，采用复合材料制作风力发电叶片有以下优点：1. 重量轻：复合材料密度小，重量轻。
2. 强度高：复合材料强度高，耐久性好。
3. 耐腐蚀：复合材料不易受到腐蚀。
4. 制作灵活：复合材料可以根据需要制作成各种形状和尺寸的叶片。
六、结论采用复合材料制作风力发电叶片是一种具有广泛应用前景的制作方法。
其优点在于重量轻、强度高、耐久性好和制作灵活等方面。
随着技术的不断发展和完善，相信将来会有更多的创新和进步。
复合材料在风电叶片制造领域的应用和未来发展
一、复合材料在风电叶片中的应用 常用的结构泡沫
Balsa轻木 PET
PVC HPE
对结构泡沫的技术要求： 抗压缩强度高； 吸胶量低； 热稳定性好； 需要有适宜树脂流
动的沟槽、孔结构； 工艺切口，利于铺
放时随型。
一、复合材料在风电叶片中的应用 Balsa轻木技术要求:
序号
测试项目
主梁 叶根
蒙皮
腹板
蒙皮：双轴玻纤，轻木，PVC 主梁：单向织物（UD） 叶根：双轴织物，三轴织物 腹板：双轴织物，PVC
大型风电叶片复合材料结构示意图
一、复合材料在风电叶片中的应用 大型风电叶片中使用的5种主要原材料
树脂基体：环氧树脂，乙烯基树脂 增强材料：玻璃纤维（E玻纤，高模玻纤），碳纤维 结构芯材：PVC，Balsa轻木 粘接胶：环氧粘接胶，聚氨酯粘接胶 涂料：聚氨酯涂料
碳纤维真空灌注复合材料 1880 141 631 119 57 9.9 177 9.22 70.84 5.13
碳纤维预预浸料 2050 134 765 133 39.47 6.91 126 7.86 57.39 3.56
三、复合材料在风电叶片中应用的未来发展
碳玻混杂复合材料
纵向拉伸模量随纤维质量含量变化的曲线
单位
值
测试方法及标准
1
标准密度
2
压缩模量Eyc
3
压缩模量Eyc和Ezc
5
剪切模量Gxy和Gxz
含水率
kg/m3
GPa MPa MPa
%
ISO 845 150±22.5
（测整板样品：1220*610mm）
≥1
35‐120 ≥ 70 ＜12
GB/T 8813‐2008 ISO 844:2004
风电叶片材料
风电叶片材料风电叶片是以提取风能为目的的装置，其主要材料是玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料。
玻璃纤维复合材料是最常用的风电叶片材料之一。
它具有低成本、良好的机械性能和耐腐蚀性能。
玻璃纤维复合材料由玻璃纤维和树脂组成，玻璃纤维提供了叶片的强度和刚度，树脂则用于保护纤维并增加叶片的弯曲和抗拉性能。
玻璃纤维复合材料的制造过程是将玻璃纤维布层和树脂层交替压制在一起，并将其加热固化。
这种材料制造工艺简单，成本低，适用于大规模生产，因此成为风电叶片的主要材料之一。
然而，玻璃纤维复合材料还存在一些问题。
首先，玻璃纤维与树脂之间的界面强度较低，容易出现剥离和断裂现象。
其次，玻璃纤维对热膨胀的敏感性较高，容易出现热应力和热疲劳导致的破损。
此外，玻璃纤维还具有较高的密度，导致叶片的重量较大，不利于风力发电系统的布置和传输。
为了解决这些问题，碳纤维复合材料作为另一种风电叶片材料得到了广泛应用。
碳纤维具有高强度、低密度和优异的机械性能，可以大幅减轻风电叶片的重量，提高其刚度和弯曲性能。
碳纤维复合材料由碳纤维和热固性树脂组成，制造工艺与玻璃纤维复合材料类似。
然而，碳纤维复合材料的制造工艺更加复杂，成本也更高。
尽管碳纤维复合材料具有很好的性能，但由于其制造成本较高，目前在风电叶片中的应用仍存在一定的限制。
因此，玻璃纤维复合材料仍然是目前主流的风电叶片材料，但碳纤维复合材料在一些特殊要求下（如海上风电场）的应用也逐渐增多。
总的来说，风电叶片的材料选择是一个综合考虑成本、性能和可持续发展因素的过程。
未来随着材料科学和工艺技术的进步，相信会有更多创新的材料出现，进一步提高风电叶片的效率和可靠性。
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2、复合效应
复 合 效 应 表 混合效应：线性加合 现形式多种 多样大致可 分为：
固有性质，如密度、 模量、 比热
非固有性质， 如强度、 泊松比等
协同效应：非线性综合、转递性质
风电叶片基础知识之复合材料篇二
混合效应：平均效应或组份效应， 是组份材料性能取长补短共同作用的结果，是组份材料性能
Calculate longitudinal and transverse modulus, and longitudinal strength for an aligned and continuous fiber-reinforced composite.
Compute longitudinal strengths for discontinuous and aligned fibrous composite materials.
收缩的不同，如：基体固化、聚集态转变、晶相转变等 ④ 层合板中，铺层方向不同带来的层间残余应力（层合板的翘曲） ⑤ 流变过程中，组元间风的电塑叶片性基础变知识形之差复合异材料→篇流二 变残余应力
2). 复合材料界面破坏机制
C = m(1Vf) + fVf CC = Cm(1Vf) + CfVf
风电叶片基础知识之复合材料篇二
(2) 几何尺寸效应 复合材料性能不仅与各组元分量有关，还强烈依赖于增加相的几 何形状、尺寸、排布与分布状态。 复合材料中纤维上受力状态和界面受力状态，随纤维的长径比变 化而变化，见图4-106、4-107，表4-40。 临界长度lc和临界长径比lc/d的概念见书P419-420，表4-41
比较稳定的总体反应，局部的挠动、薄弱环节、界面、工艺因素等 通常对混合效应没有明显的作用，表现为各种形式的混合律。
协同效应：① 复合材料的本质特征， 使复合材料的性能与组份材料相比，发生飞跃式提高
，甚至具有组份材料没有的性能，这些潜在性能是研制开发新材料 的源泉。复合材料追求的就是这种协同效应。
② 对微观非均匀性、薄弱环节、界面、制备工艺，甚 至某些偶然因素都十分敏感。
风电叶片基础知识之复合材料 篇二
风电叶片基础知识之复合材料篇二
6-2 复合材料的性能
properties of composites
principle of combined action of composites, rule of mixture of particle composites
What is difference of particle size, fiber length and orentation for strengthening composites
风电叶片基础知识之复合材料篇二
3. 协同效应：界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、乘积效应、
系统效应、混杂效应、诱导效应等。 ( 1) 混合律
Xc = XmVm + Xf1V1 + Xf2V2 + …… 复合材料性能与各组元性能及分量的关系（线性关系）。 组份效应：各组元性能确定，相对组成作为变量，不考虑组份的 几何形状、分布状态和尺度等影响。相对组成通常用体积分数和质 量分数来表达。 复合材料的固有性质是指各相之间不相互作用所表现出来的材料 性质，如密度C和比热容Cc等，属于固有性质的物理量，都应服从 混合律，如：
风电叶片基础知识之复合材料篇二
风电叶片基础知识之复合材料篇二
不同材料的 lc
风电叶片基础知识之复合材料篇二
风电叶片基础知识之复合材料篇二
纳米量子尺寸效应：固体物理研究表明，固体颗粒尺
寸减少到某一临界值时（一般为0.1m或100nm），颗粒 的某些性质（如光、电、磁、热、化学特性等）会发生 质的变化，呈现与物体宏观状态下差异很大的特性。具 有显著的量子尺寸效应。
风电叶片基础知识之复合材料篇二
1). 界面上力的传递与残余应力
有一定结合强 a. 力的转递
度 的 界 面 b. 力的分配
（层），可在 基体与增强体
c. 基体或增强 体破坏过程中的
→组合力学性能
之间进行
应力再分配
在复合材料未受外力时，界面上仍存在应力或应力分布， 这就是“残余应力”。
残余应力来源： ① 增强相与基体相CTE不匹配 ② 相与相之间的弹性系数不匹配，相内的应力分布不均 ③ 成型过程中，由高温-室温由化学和物理变化引起的各组元体积
③ 保护增强体免受各种损伤。
④ 很大程度上决定成型工艺方法及工艺参数选择。
⑤ 决定部分性能。
增强体：主要承受绝大部分载荷、增强、增韧
功能体：赋予一定功能
界面相层：复合材料产生组合力学及其它性能，复合效应产生的
根源
风电叶片基础知识之复合材料篇二
PMC界面区域示意图 1-外力场； 2-树脂基体； 3-基体表面区； 4-相互渗透区； 5-增强剂表面区；6-增强 剂
纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于102nm量 级的复合材料。由于其纳米量子尺寸效应，大的比表面 积及强的界面相互作用，使纳米复合材料的性能远优于 相同组份常规复合材料的物理力学性能。纳米复合材料 是获得高性能复合材料的重要途径之一。
风电叶片基础知识之复合材料篇二
( 3) 界面效应(interface effect) 复合材料的绝大部分性能很大程度上取决于界面层的状态和性 质，材料的破坏与失效机制往往是从界面破坏与失效开始的。 复合材料的力学性能，对界面层的状态和性质，界面缺陷都十 分敏感，并很大程度上取决于界面层的状态和性质。 几乎所有协同效应（复合效应的本质特征）都是由界面层的存 在带来的，这就是所谓界面效应的内涵。而界面效应的表现方式却 多种多样。 从数学上可以由混合律和二次混合律加以简述（见图4-108，4109）
风电叶片基础知识之复合材料篇二
6-2 复合材料的性能(properties of composites)
6-2-1 复合材料的复合效应(principle of combined action ）
பைடு நூலகம்
1. 复合材料各组元（相）相互作用
基体：
① 将增强材料粘合成整体并使增强材料的位置固定。
② 增强材料间传递载荷，并使载荷均匀，自身承受一定载荷。