一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法与流程

1.本发明属于风力机叶片制作技术领域，具体涉及一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法。


背景技术：

2.叶片作为风力机的风能捕获部件，其制造质量直接影响风力机的运行寿命。叶片因灌注、合模、粘接等复杂的成型工艺，在生产制造中容易产生发白、褶皱、分层、粘接缺胶等质量缺陷，在所有叶片制造缺陷中，粘接缺胶对叶片运行结构安全性影响较大，尤其是大梁与腹板的粘接区域缺胶，会导致叶片运行过程中大梁失去内部支撑，造成壳体玻璃钢分层断裂。加之，叶型从根部到叶尖逐渐变窄的特殊外形结构，大梁与腹板粘接的多数区域操作人员、机器无法进入或修复时会对结构造成更大破坏，粘接缺胶往往无法采用常规逐层打磨方法进行修复。
3.从大梁上打孔注胶修复的方法解决了人员不可进入区域大梁与腹板粘接缺胶修复难度较大的问题，缩短了叶片制作周期。但打孔注胶修复时对光滑界面未作处理，结构胶与玻璃钢层的结合效果未经充分的试验及风电场应用验证，各种实验验证方法只进行拉伸剪切性能测试，修复后的疲劳性能尤其是模拟叶片真实运行的动态疲劳性能鲜有实验验证。所以，通过一种实验验证该修复方案修复后的叶片综合性能具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提供一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法，用以验证大梁与腹板粘接缺胶时，在大梁玻璃钢层上打孔注胶修复后的叶片综合性能可靠性。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法，包括：
7.根据相关标准制作单轴向玻璃钢无粘接缺胶标准样、粘接缺胶打孔注胶样；
8.使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试；使用液压往复加载试验机对打孔样件进行动态疲劳性能测试；
9.对比标准样及打孔修复样的实验结果，结合数据采集系统分析结果，进行验证打孔注胶修复方案可靠性。
10.作为本发明的进一步改进，所述无粘接缺胶标准样和粘接缺胶打孔注胶样均由两块玻璃钢通过铺满整个粘接区域的结构胶粘接而成，粘接区域为试样的中部，单块玻璃钢层数为多层。
11.作为本发明的进一步改进，所述粘接缺胶打孔注胶样件中部为缺胶区域，缺胶区域上设置有注胶孔。
12.作为本发明的进一步改进，所述粘接缺胶打孔注胶样件制作时，缺胶区域不涂结构胶，将两块玻璃钢粘接，待结构胶固化后，从注胶孔中向缺胶区域填补结构胶，使得缺胶区域中填满结构胶。
13.作为本发明的进一步改进，所述使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试，具体包括：
14.通过固定夹板将无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样夹持在万能试验机进行静态粘接性能测试，记录无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样的粘接区域实际宽度及长度、拉伸剪切性能测试数据及无粘接缺胶标准样和粘接缺胶打孔注胶样的破坏状态。
15.作为本发明的进一步改进，所述使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试，同时满足以下两个条件，则打孔注胶修复方案的静态粘接性能可靠性较高：
16.对比无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样的拉伸剪切性能测试数据，结果偏差应小于5％；
17.拉伸剪切测试后无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样的粘接区域应保持完好粘接，破坏失效须在粘接区域以外。
18.作为本发明的进一步改进，所述使用液压往复加载试验机对打孔样件进行动态疲劳性能测试，包括：
19.通过固定夹板将无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样夹持在液压往复加载试验机上进行动态疲劳性能测试，记录无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样b的粘接区域实际宽度及长度、试验次数、载荷、位移及样件破坏状态；
20.作为本发明的进一步改进，所述使用液压往复加载试验机对打孔样件进行动态疲劳性能测试的过程具体包括：
21.参考风电场叶片运行状态，设计试验次数；利用有限元计算方法，按照试验次数疲劳载荷，根据等效疲劳计算得到叶片大梁区域应变分布。
22.试验时在样件缺胶区域安装应变片，通过应变感应及数据采集系统对动态疲劳测试过程进行数据采集，监测玻璃钢打孔区域力学性能变化；
23.试验结束，确认数据采集系统应变记录，载荷、变形及位移曲线是否存在较大变化；检查粘接区域测试状态，是否存在无粘接开裂、玻璃钢分层、断裂的缺陷，测试区域是否保持完好。
24.作为本发明的进一步改进，所述疲劳载荷承载应变应不低于上述计算所得的叶片实际运行中，叶片大梁区域的最大承载应变。
25.作为本发明的进一步改进，所述应变记录保持平稳且测试区域保持完好，则打孔注胶修复方案的动态疲劳性能可靠性较高。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.本发明提供的一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法，用以验证大梁与腹板粘接缺胶时，在大梁玻璃钢层上打孔注胶修复后的叶片综合性能可靠性。使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试；使用液压往复加载试验机对打孔样件进行动态疲劳性能测试；通过液压往复加载试验机对在玻璃钢外表面打孔后注胶的封闭式粘接缺胶样进行动态疲劳性能测试，近似模拟叶片运行中受力状态，可以更直观表明该修复方案对叶片质量的影响。通过静态粘接性能及动态疲劳性能测试，模拟叶片在风电场运行中的受力状态，对比分析测试结果，达到了验证打孔注胶修复方案可靠性的目的。
28.进一步，本发明利用有限元计算方法根据等效疲劳计算得到叶片大梁区域应变分布，保证动态疲劳性能测试中的载荷不低于叶片实际运行中大梁区域承载。
29.进一步，本发明采用数据采集系统对动态疲劳试验中的载荷、形变和位移曲线进行数据跟踪及采集，并通过计算机对采集到的数据进行实时分析，监测动态测试中玻璃钢打孔区域力学性能变化，达到动态疲劳性能全过程评价验证。
附图说明
30.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中，相同的部件使用了相同标记。附图为整体结构示意，并未按照实际比例绘制。
31.图1为本发明的流程示意图；
32.图2为本发明的测试系统安装示意图；
33.图3为本发明的样件主视图；
34.图4为本发明的粘接缺胶打孔注胶样侧视图；
35.其中，1-试验样件；2-固定盘；3-固定夹板；4-注胶器；5-注胶孔；s1-粘接区域；s2-缺胶区域；l-打孔孔距；(a)-无粘接缺胶样；(b)-粘接缺胶打孔注胶样。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.本发明一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法，该方法包括：
40.根据相关标准制作单轴向玻璃钢无粘接缺胶标准样、粘接缺胶打孔注胶样；使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试；使用液压往复加载试验机对打孔样件进行动态疲劳性能测试；对比标准样及打孔修复样的实验结果，结合数据采集系统分析结果，验证打孔注胶修复方案可靠性。
41.本发明实施例提供的技术方案，通过静态粘接性能及动态疲劳性能测试，模拟叶片在风电场运行中的受力状态，对比分析测试结果，达到了验证打孔注胶修复方案可靠性的目的。
42.下面结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。
43.图1是本发明实例提供的一种风力机叶片腹板粘接缺胶修复验证方法的流程示意
图。具体包括以下步骤：
44.步骤1、根据相关标准制作单轴向玻璃钢无粘接缺胶标准样及粘接缺胶打孔注胶样。
45.根据gb/t7124及gb/t 16779，并结合叶片结构设计要求，制作模拟实验样件，两块玻璃钢用结构胶粘接，粘接厚度为2mm。
46.作为优选，无粘接缺胶标准样，样件单块玻璃钢层数为10层，长150mm，宽65mm。两块玻璃钢粘接区域面积s1为60mm
×
30mm，结构胶铺满整个粘接区域面积s1。
47.进一步，粘接缺胶打孔注胶样，样件单块玻璃钢层数为8层，长150mm，宽65mm。两块玻璃钢粘接区域面积s1为60mm
×
30mm，其中缺胶区域s2面积为60mm
×
5mm。
48.作为优选，注胶孔5间孔距应大于50mm。
49.作为优选，粘接缺胶打孔注胶样件制作时，缺胶区域s2不涂结构胶，将两块玻璃钢粘接，待结构胶固化后，再用注胶器4从注胶孔5中向缺胶区域s2填补结构胶，确保缺胶区域s2中填满结构胶。
50.步骤2、使用万能试验机对样件进行静态粘接性能测试，分析静态粘接性能可靠性。
51.如图3和图4所示，通过固定夹板3将无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b夹持在万能试验机进行静态粘接性能测试，记录无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b的粘接区域实际宽度及长度、拉伸剪切性能测试数据及无粘接缺胶标准样a和粘接缺胶打孔注胶样b的破坏状态。
52.作为优选，选用200kn万能试验机。
53.进一步，对比无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b的拉伸剪切性能测试数据，结果偏差应小于5％。
54.进一步，拉伸剪切测试后无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b的粘接区域应保持完好粘接，破坏失效须在粘接区域以外。
55.进一步，实验结果如同时满足以上两个条件，则打孔注胶修复方案的静态粘接性能可靠性较高。
56.步骤3、使用液压伺服疲劳试验机对样件进行动态疲劳性能测试，分析动态疲劳性能可靠性。
57.如图2所示，通过固定夹板3将无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b夹持在液压往复加载试验机上进行动态疲劳性能测试，记录无粘接缺胶标准样a及粘接缺胶打孔注胶样b的粘接区域实际宽度及长度、试验次数、载荷、位移及样件破坏状态等。
58.作为优选，选用400kn液压伺服疲劳试验机。
59.进一步，参考风电场叶片运行状态，试验次数设计为400万次。
60.进一步，在实验前，利用有限元计算方法，按照400万次疲劳载荷，根据等效疲劳计算得到叶片大梁区域应变分布。
61.作为优选，试验疲劳载荷承载应变应不低于上述计算所得的叶片实际运行中，叶片大梁区域的最大承载应变。
62.进一步，试验载荷加载范围为10kn-85kn，试验频率为5hz。
63.作为优选，试验时在样件缺胶区域安装应变片，通过应变感应及数据采集系统对
动态疲劳测试过程进行数据采集，监测玻璃钢打孔区域力学性能变化；
64.进一步，试验中，应对试验工装进行检修，即使更换夹持固定用的上头螺杆，避免因螺杆或工装疲劳极限影响试验结果。
65.作为优选，试验试样共6个。其中，3个无粘接缺胶样a、3个粘接缺胶打孔注胶样b。
66.进一步，试验结束，确认数据采集系统应变记录，载荷、变形及位移曲线是否存在较大变化。
67.进一步，试验结束，检查s1测试区域状态，是否存在无粘接开裂、玻璃钢分层、断裂等缺陷，测试区域是否保持完好。
68.作为优选，如应变记录保持平稳且测试区域保持完好，则打孔注胶修复方案的动态疲劳性能可靠性较高。
69.步骤4、记录试验结果及结论
70.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所述的技术方案进行修订，或者对其中部分技术特性进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修订、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。