CN104816484A - 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法 - Google Patents

一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104816484A
CN104816484A CN201510242803.2A CN201510242803A CN104816484A CN 104816484 A CN104816484 A CN 104816484A CN 201510242803 A CN201510242803 A CN 201510242803A CN 104816484 A CN104816484 A CN 104816484A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bonding pad
composite material
laying
punching bonding
material blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510242803.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104816484B (zh
Inventor
闫建校
陈啸
蒋大龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NATIONAL WIND ENERGY CO Ltd
Original Assignee
NATIONAL WIND ENERGY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NATIONAL WIND ENERGY CO Ltd filed Critical NATIONAL WIND ENERGY CO Ltd
Priority to CN201510242803.2A priority Critical patent/CN104816484B/zh
Publication of CN104816484A publication Critical patent/CN104816484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104816484B publication Critical patent/CN104816484B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，所述H型垂直轴风力机的复合材料叶片通过支撑杆与主轴相连，叶片与支撑杆之间采用打孔(或抱箍并打孔)连接方式固定，本发明的铺层方法对叶片打孔连接区复合材料的铺层角度、铺层厚度和轴向长度等参数进行了设计，将改善复合材料叶片打孔连接区周围应力集中的影响,提高打孔连接的强度和韧性，提高叶片连接的承载能力。

Description

一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法
技术领域
本发明属于风力发电机叶片结构设计领域，具体涉及一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层设计方法,可应用于大型H型垂直轴风力发电机复合材料叶片结构设计。
背景技术
大型H型垂直轴风力发电机的风轮装置由叶片、连接叶片的支撑杆和主轴构成。叶片是风力发电机的关键部件，为确保叶片与支撑杆之间的连接可靠性，叶片可采用打孔(或抱箍并打孔)连接方式与支撑杆固定。风力发电机的叶片采用复合材料制造，由于叶片打孔连接区的孔周围有较大的应力集中，将明显降低叶片连接的承载能力，为提高叶片打孔连接的强度和韧性，需要对复合材料叶片打孔连接区进行铺层设计。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种H型垂直轴风电复合材料叶片打孔连接区铺层设计方法，通过对复合材料的铺层角度、铺层厚度和轴向长度等参数的合理设计和优化，能减缓打孔连接区周围应力集中的影响，显著提高叶片打孔连接的强度和韧性。
本发明所采用的技术方案是：
一种H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层设计方法，所述复合材料叶片通过支撑杆与垂直轴风力机的主轴连接，所述支撑杆与复合材料叶片连接于复合材料叶片主梁上的叶片打孔连接区，其特征在于，所述叶片打孔连接区按照如下方式进行铺层：
(1)所述叶片打孔连接区的复合材料其铺层角度、铺层厚度沿叶片厚度方向采用均衡对称设计，以减少因复合材料沿纤维方向和垂直纤维方向的热膨胀系数不同而在加热固化时产生的内应力；
(2)在所述叶片打孔连接区的高应力集中部位，±45°双向布铺层比例不少于40％，0°单向布比例不低于25％，90°单向布比例10～25％，以提高该部位极限承载力和抗疲劳性能；
(3)所述叶片打孔连接区最外层和最内层应设置双向布或三向布，不宜采用单向布，以提高连接部位的抗挤压和抗冲击性能。
(4)所述打孔连接区的复合材料铺层厚度沿叶片轴向应渐变，使铺层整体刚度变化平缓。
(5)所述叶片打孔连接区的各铺层纤维应连续，不允许拼接，以保证应力的有效传递。
优选地，在所述叶片打孔连接区的外周面设置有抱箍，所述打孔连接区内任一铺层沿叶片轴向的最小长度L应大于抱箍宽度W，在抱箍宽度W内不应有铺层厚度递减。
优选地，在所述叶片打孔连接区中，相同方向的纤维布沿铺层厚度方向应尽量分散，各层之间纤维走向的夹角不超过45°，以保证铺层沿厚度方向的截面强度。
优选地，所述±45°双向布在打孔连接区铺层厚度中面的位置应尽量等量。
本发明提出的H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，可应用于大型H型垂直轴风力机复合材料叶片上，通过对复合材料的铺层角度、铺层厚度和轴向长度等参数的合理设计和优化，能减缓打孔连接区周围应力集中的影响，提高叶片连接的承载能力。
附图说明
图1为H型垂直轴风力机装置示意图；
图2为叶片打孔连接区示意图，其中，(A)为整体图，(B)为俯视图；
图3为打孔连接区复合材料铺层设计方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，大型H型垂直轴风力机包括复合材料叶片1、连接叶片的支撑杆2和风力机主轴3，复合材料叶片1通过支撑杆2与主轴3相连，支撑杆2与复合材料叶片1连接于复合材料叶片1的打孔连接区。
在复合材料叶片1的主梁4上打孔，用螺栓5将叶片1与支撑杆2相连接(或先用抱箍6固定叶片，再打孔连接)，形成如图2所示的叶片打孔连接区。
参照图3，本发明的大型H型垂直轴风力发电机复合材料叶片打孔连接区铺层设计方法，对叶片打孔连接区复合材料的铺层角度、铺层厚度和轴向长度等参数进行了设计。
复合材料的铺层角度、铺层厚度沿叶片厚度方向采用均衡对称设计。在铺层角度设计中，±45°双向布铺层比例不少于40％，0°单向布比例不低于25％，90°单向布比例10～25％。其中，±45°双向布在打孔连接区铺层厚度中面的位置应尽量等量；沿铺层厚度方向，相同方向的纤维布应尽量分散，且各层之间纤维走向的夹角不超过45°；铺层的最外层和最内层应设置双向布或三向布，不宜采用单向布。在铺层厚度设计中，铺层厚度沿叶片轴向应渐变，使铺层整体刚度变化平缓。在铺层轴向长度设计中，打孔连接区内任一铺层沿叶片轴向的最小长度L应大于抱箍宽度W，在抱箍宽度W内不应有铺层厚度递减。此外，各铺层纤维应连续，不允许拼接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，所述复合材料叶片通过支撑杆与垂直轴风力机的主轴连接，所述支撑杆与复合材料叶片连接于复合材料叶片主梁上的打孔连接区，其特征在于，所述复合材料叶片打孔连接区按照如下方式进行铺层：
(1)所述打孔连接区的复合材料其铺层角度、铺层厚度沿叶片厚度方向采用均衡对称设计，以减少因复合材料沿纤维方向和垂直纤维方向的热膨胀系数不同而在加热固化时产生的内应力；
(2)在所述打孔连接区的高应力集中部位，±45°双向布铺层比例不少于40％，0°单向布比例不低于25％，90°单向布比例10～25％，以提高该部位极限承载力和抗疲劳性能；
(3)所述打孔连接区最外层和最内层应设置双向布或三向布，不宜采用单向布，以提高连接部位的抗挤压和抗冲击性能；
(4)所述打孔连接区的复合材料铺层厚度沿叶片轴向应渐变，使铺层整体刚度变化平缓；
(5)所述打孔连接区的各铺层纤维应连续，不允许拼接，以保证应力的有效传递。
2.根据权利要求1所述的H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，其特征在于，在所述打孔连接区的外周面设置有抱箍，所述打孔连接区内任一铺层沿叶片轴向的最小长度L应大于抱箍宽度W，在抱箍宽度W内不应有铺层厚度递减。
3.根据权利要求1、2所述的H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，其特征在于，所述相同方向的纤维布沿铺层厚度方向应尽量分散，各层之间纤维走向的夹角不超过45°，以保证铺层沿厚度方向的截面强度。
4.根据权利要求1、2所述的H型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法，其特征在于，所述±45°双向布在打孔连接区铺层厚度中面的位置应尽量等量。
CN201510242803.2A 2015-05-13 2015-05-13 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法 Expired - Fee Related CN104816484B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510242803.2A CN104816484B (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510242803.2A CN104816484B (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104816484A true CN104816484A (zh) 2015-08-05
CN104816484B CN104816484B (zh) 2017-03-22

Family

ID=53727079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510242803.2A Expired - Fee Related CN104816484B (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104816484B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110641041A (zh) * 2018-06-26 2020-01-03 深圳光启尖端技术有限责任公司 一种踝足矫形器的一步成型工艺和踝足矫形器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232032A (ja) * 1985-08-03 1987-02-12 Fuji Heavy Ind Ltd 複合材板体の製造方法
CN201592537U (zh) * 2009-07-30 2010-09-29 浙江联洋复合材料有限公司 一种风力叶片用高强多轴向缝编毡
CN201785646U (zh) * 2010-08-16 2011-04-06 昆山华风复合材料有限公司 双轴向玻纤复合材料织物
CN202099533U (zh) * 2011-05-24 2012-01-04 连云港天常复合材料有限公司 一种经编织物
CN103747942A (zh) * 2011-08-05 2014-04-23 西格里碳素欧洲公司 包括缠绕层的由纤维复合材料制成的组件
CN104487234A (zh) * 2012-07-20 2015-04-01 阿斯特罗姆公司 缝合单向或多轴向增强材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232032A (ja) * 1985-08-03 1987-02-12 Fuji Heavy Ind Ltd 複合材板体の製造方法
CN201592537U (zh) * 2009-07-30 2010-09-29 浙江联洋复合材料有限公司 一种风力叶片用高强多轴向缝编毡
CN201785646U (zh) * 2010-08-16 2011-04-06 昆山华风复合材料有限公司 双轴向玻纤复合材料织物
CN202099533U (zh) * 2011-05-24 2012-01-04 连云港天常复合材料有限公司 一种经编织物
CN103747942A (zh) * 2011-08-05 2014-04-23 西格里碳素欧洲公司 包括缠绕层的由纤维复合材料制成的组件
CN104487234A (zh) * 2012-07-20 2015-04-01 阿斯特罗姆公司 缝合单向或多轴向增强材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110641041A (zh) * 2018-06-26 2020-01-03 深圳光启尖端技术有限责任公司 一种踝足矫形器的一步成型工艺和踝足矫形器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104816484B (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3112672B1 (en) Modular rotor blade for wind turbine
EP3112671B1 (en) Modular wind turbine rotor blade
US8172539B2 (en) Wind turbine rotor blade joint
CN109098929B (zh) 具有混合式翼梁帽的风力涡轮叶片及制造的相关联方法
US10465653B2 (en) Wind turbine blade with hybrid spar cap and associated method for making
CN101825057B (zh) 用于风力涡轮机叶片的改进的梁帽
US10605227B2 (en) Segmented wind turbine rotor blade with welded joint
EP2309124B1 (en) Windmill vane and wind power generator utilizing the same
US20160040651A1 (en) Methods of manufacturing rotor blades of a wind turbine
US20160160837A1 (en) Pultruded rotor blade components having interlocking edges
US20140064980A1 (en) Rotor blades with infused prefabricated shear webs and methods for making the same
US20110142662A1 (en) Spar Cap Assembly for a Wind Turbine Rotor Blade
US11572863B2 (en) Spar cap configuration for a jointed wind turbine blade
CN105464898B (zh) 一种风力涡轮的转子叶片结构及其制备方法
CN104859160A (zh) 适合拉挤工艺的风机叶片根部预埋螺栓套及其制备方法
US20230059436A1 (en) Wind turbine blade with a plurality of shear webs
CN114526193B (zh) 风电叶片主承力结构连接接头和风力发电机组
AU2011226066B2 (en) Wind turbine rotor blade
JP2005147086A (ja) 水平軸風車のブレード
CN104816484A (zh) 一种垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层方法
CN205423056U (zh) 一种分段式风电叶片
CN103909662B (zh) 一种采用拉挤工艺制造的风机叶片根部预埋螺栓套的方法
CN204585870U (zh) 一种h型垂直轴风力机复合材料叶片打孔连接区铺层结构
CN101545463A (zh) 一种风力发电机叶片
Adolphs et al. Non-crimp fabric composites in wind turbines

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170322

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee