槽孔尺寸对芯材力学性能的影响

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220928.009

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (9): 62-68.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220928.009

槽孔尺寸对芯材力学性能的影响

吉祥^1,2,3, 秦志文^2,3, 冯威⁴, 宋笑非^2,3, 符寿军^2,3, 王国付^1*

1.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺 113001;
2.中国科学院工程热物理研究所国家能源风电叶片研发(实验)中心,北京 100190;
3.中国科学院风能利用重点实验室,北京 100190;
4.洛阳双瑞风电叶片有限公司,洛阳 471000

收稿日期:2021-09-29 出版日期:2022-09-28 发布日期:2022-09-27
通讯作者: 王国付(1978-),男,博士,副教授,主要研究方向为长输管道数值模拟,89212762@qq.com。
作者简介:吉祥(1996-),男,硕士研究生,主要研究领域为聚合物复合材料结构与性能。
基金资助:
国家自然科学基金青年基金项目(52106281);中国科学院洁净能源先导科技专项(XDA21050303)

Effect of perforated hole and groove size on mechanical properties of core material

JI Xiang^1,2,3, QIN Zhi-wen^2,3, FENG Wei⁴, SONG Xiao-fei^2,3, FU Shou-jun^2,3, WANG Guo-fu^1*

1. College of Oil and Gas Engineering, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, China;
2. National R&D Center of Wind Turbine Blade, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;
3. The Key Laboratory of Wind Energy Utilization, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;
4. Luoyang Sunrui Wind Turbine Blade Co., Ltd., Luoyang 471000, China

Received:2021-09-29 Online:2022-09-28 Published:2022-09-27

摘要/Abstract

摘要： 夹层结构广泛应用于风电叶片中,提高芯材本体的力学性能有利于夹层结构的强度、刚度以及稳定性。为了研究槽和孔的尺寸对灌注树脂后芯材力学性能的影响,建立了芯材的三维实体有限元模型,并利用已有实验结果对有限元模型进行了验证。结果表明:增大孔径和减小槽间距是提升芯材模量最有效的途径,而增大槽宽和槽深对提升芯材模量贡献较小。考虑芯材灌注树脂后的成本,优选增大孔径来提高压缩和拉伸模量,优选减小双面开槽的槽间距来提高剪切模量。

关键词: 芯材, 有限元, 弹性模量, 参数分析, 成本系数

Abstract: Sandwich structures are widely used in wind turbine blades. Improving the mechanical properties of core material is beneficial to the strength, stiffness and stability of sandwich structures. In order to study the effect of the dimensions of perforated hole and groove on the mechanical properties of the core after resin infusion, a three-dimensional solid finite element model of the core was established, and the model was validated by the experimental results. The results show that increasing the hole diameter and decreasing the groove spacing are the most effective ways to improve core modulus, and increasing the groove width and depth has little contribution to the core modulus. In consideration of minimal cost of core after resin infusion, increasing of the hole diameter is the optimal method to improve the compressive and tensile modulus, and decreasing the groove spacing on both sides is the optimal method to improve the shear modulus.

Key words: core material, finite element, elastic modulus, parameter analysis, cost coefficient

中图分类号:

TB332

吉祥, 秦志文, 冯威, 宋笑非, 符寿军, 王国付. 槽孔尺寸对芯材力学性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(9): 62-68.

JI Xiang, QIN Zhi-wen, FENG Wei, SONG Xiao-fei, FU Shou-jun, WANG Guo-fu. Effect of perforated hole and groove size on mechanical properties of core material[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(9): 62-68.

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槽孔尺寸对芯材力学性能的影响

Effect of perforated hole and groove size on mechanical properties of core material

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