風(fēng)電葉片分層缺陷演化的力學(xué)行為及聲發(fā)射響應(yīng)特性研究

【摘要】：近年來(lái),風(fēng)電在我國(guó)清潔能源的開發(fā)和利用方面日益受到重視。在實(shí)際的工作環(huán)境下,風(fēng)電葉片復(fù)合材料制造過(guò)程中產(chǎn)生的分層等結(jié)構(gòu)缺陷受載荷作用而產(chǎn)生累積,最終造成風(fēng)電葉片的損傷破壞。聲發(fā)射技術(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化敏感,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)材料結(jié)構(gòu)的損傷破壞過(guò)程。應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)風(fēng)電葉片進(jìn)行早期損傷發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào),缺陷定位等方面的研究已經(jīng)日益成熟,但對(duì)風(fēng)電葉片復(fù)合材料分層缺陷的損傷演化特征及聲發(fā)射響應(yīng)特性還缺乏深入的認(rèn)識(shí)。因此,應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)研究含分層缺陷的風(fēng)電葉片復(fù)合材料的損傷演化過(guò)程,對(duì)風(fēng)電葉片的長(zhǎng)期正常穩(wěn)定工作具有重要意義。本文首先對(duì)現(xiàn)有的真空灌注工藝進(jìn)行改良,獲得可循環(huán)灌注、浸潤(rùn)性良好的真空灌注樹脂回流循環(huán)系統(tǒng),制備了[0/0]、[0/45]和[+45/-45]三種層間界面的復(fù)合材料I型和II型分層試件,并采用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試件的破壞過(guò)程。通過(guò)對(duì)力學(xué)性能參數(shù)分析,界面微結(jié)構(gòu)特征分析,聲發(fā)射信號(hào)特征參量歷程圖和小波分析,研究了含分層缺陷風(fēng)電葉片復(fù)合材料加載破壞過(guò)程的損傷演化特征和聲發(fā)射響應(yīng)特性,為風(fēng)電葉片的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。風(fēng)電葉片復(fù)合材料I型分層損傷過(guò)程可分為初始階段、演化階段和破壞階段。[0/45]和[+45/-45]復(fù)合材料分層試件在分層演化階段和破壞階段的聲發(fā)射幅度信號(hào)均多于[0/0]復(fù)合材料分層試件,且最高聲發(fā)射相對(duì)能量均高于[0/0]分層試件。風(fēng)電葉片復(fù)合材料II型分層損傷過(guò)程可分為預(yù)分層裂紋尖端區(qū)域微損傷累積和分層不穩(wěn)定擴(kuò)展兩個(gè)基本的過(guò)程。[0/0]復(fù)合材料分層試件分層界面宏觀裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展對(duì)應(yīng)較多高幅值、長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的聲發(fā)射信號(hào);[0/45]和[+45/-45]復(fù)合材料分層試件在裂紋尖端區(qū)域的微損傷程度更為嚴(yán)重。本文對(duì)復(fù)合材料I型和II型分層擴(kuò)展的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行小波分析。主要是通過(guò)選取合適的小波基得到各層能譜能量和能譜系數(shù),并對(duì)最大能譜系數(shù)層進(jìn)行小波重構(gòu),通過(guò)頻譜分析對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行處理。結(jié)果顯示:兩種破壞模式信號(hào)均為突發(fā)型信號(hào),且最大能譜系數(shù)均在D4層。不同的層間界面和分層損傷類型下,復(fù)合材料的層間破壞機(jī)理均不同。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電葉片 復(fù)合材料 分層損傷 聲發(fā)射 小波分析
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題來(lái)源及研究背景10
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 課題研究背景10
• 1.2 聲發(fā)射技術(shù)簡(jiǎn)介10-14
• 1.2.1 聲發(fā)射技術(shù)基本原理11
• 1.2.2 聲發(fā)射技術(shù)特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 聲發(fā)射信號(hào)處理方法12-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題技術(shù)路線及創(chuàng)新點(diǎn)15-18
• 1.4.1 技術(shù)路線15-16
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)16-18
• 第2章 復(fù)合材料真空輔助樹脂回流循環(huán)灌注系統(tǒng)18-26
• 2.1 復(fù)合材料介紹18
• 2.2 復(fù)合材料真空輔助樹脂回流循環(huán)灌注18-21
• 2.2.1 真空灌注工藝介紹18-19
• 2.2.2 真空輔助樹脂回流循環(huán)灌注系統(tǒng)19-21
• 2.3 真空輔助樹脂回流加熱灌注過(guò)程21-25
• 2.3.1 真空輔助樹脂回流加熱灌注準(zhǔn)備階段21-23
• 2.3.2 真空輔助樹脂回流加熱灌注進(jìn)行階段23-24
• 2.3.3 真空輔助樹脂回流加熱灌注后續(xù)階段24-25
• 2.4 本章總結(jié)25-26
• 第3章 復(fù)合材料分層損傷演化聲發(fā)射監(jiān)測(cè)26-30
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法26-28
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試件26-27
• 3.2.2 力學(xué)加載與聲發(fā)射監(jiān)測(cè)27-28
• 3.3 本章總結(jié)28-30
• 第4章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析30-42
• 4.1 風(fēng)電葉片復(fù)合材料I型分層聲發(fā)射監(jiān)測(cè)30-35
• 4.1.1 I型分層擴(kuò)展力學(xué)性能分析30-31
• 4.1.2 I型分層破壞特征31-32
• 4.1.3 I型分層擴(kuò)展聲發(fā)射特征32-35
• 4.2 風(fēng)電葉片復(fù)合材料II型分層聲發(fā)射監(jiān)測(cè)35-40
• 4.2.1 II型分層擴(kuò)展力學(xué)性能分析35
• 4.2.2 II型分層破壞特征35-37
• 4.2.3 II型分層擴(kuò)展聲發(fā)射特征37-40
• 4.3 本章總結(jié)40-42
• 第5章 聲發(fā)射信號(hào)分析42-52
• 5.1 小波變換理論42-43
• 5.2 小波分解及能譜分析理論43-44
• 5.3 小波基選取44-45
• 5.4 復(fù)合材料I型分層擴(kuò)展聲發(fā)射信號(hào)分析45-47
• 5.5 復(fù)合材料II型分層擴(kuò)展聲發(fā)射信號(hào)分析47-50
• 5.6 總結(jié)50-52
• 第6章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60-61
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果61

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基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聲發(fā)射評(píng)估理論研究及其專用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)    孫磊

基于聲發(fā)射和小波分析的大型風(fēng)力機(jī)葉片材料損傷識(shí)別研究    趙新光

基于聲發(fā)射技術(shù)的風(fēng)電葉片裂紋無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究    韓敬宇

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復(fù)合材料分層損傷的數(shù)值模擬    劉紅霞