CN115839302B - 一种分段叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分段叶片，包括第一叶片段、第二叶片段和加强结构，所述第一叶片段包括第一承力梁，所述第一承力梁设有第一搭接斜面和第一留厚面；所述第二叶片段包括第二承力梁，所述第二承力梁设有第二搭接斜面和第二留厚面；所述加强结构包括第一加强结构和第二加强结构，所述第一加强结构至少覆盖所述第一搭接斜面和所述第二留厚面之间的第一间隙，所述第二加强结构至少覆盖所述第二搭接斜面和第一留厚面之间的第二间隙，所述加强结构相邻于所述承力梁处的弹性模量均大于等于8GPa且小于等于20GPa。承力梁的留厚面在长度方向上的刚度逐渐减小，即变化缓慢而非突变，来避免产生应力集中，进一步可避免出现疲劳断裂，延长了分段叶片的使用寿命。

Description

一种分段叶片

技术领域

本发明涉及叶片技术领域，具体涉及一种分段叶片。

背景技术

随着叶片越来越长，其运输的成本和困难显著增加。为了减小运输的困难，大幅节省运输成本，分段叶片是后续的主要发展趋势。分段叶片的连接主要目的是确保主承力结构传载连续有效，一般通过粘接、销接、螺栓连接等连接方式实现分段叶片的连接。

现有技术公开了一种分段叶片，其包括第一叶片段和第二叶片段，第一叶片段包括第一梁，如图1所示，第一梁设有第一斜面1A和第一竖直面1B，沿第一叶片段指向第二叶片段的方向依次设有第一斜面1A和第一竖直面1B；第二叶片段包括第二梁，第二梁设有第二斜面1C和第二竖直面1D，沿第二叶片段指向第一叶片段的方向依次设有第二斜面1C和第二竖直面1D，第一斜面1A、第二斜面1C搭接且粘接连接。

但是，上述的一种分段叶片，如图2所示，第一留厚面、第二留厚面处均产生很大的应力集中，这容易导致第一叶片段、第二叶片段两者之间的连接处会出现疲劳断裂，从而影响分段叶片的使用寿命。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中分段叶片的留厚面处产生很大的应力集中，从而影响分段叶片的使用寿命的缺陷，从而提供一种分段叶片。

一种分段叶片，包括第一叶片段、第二叶片段和加强结构，其中：

所述第一叶片段包括第一承力梁，所述第一承力梁设有第一搭接斜面和第一留厚面，沿所述第一叶片段指向所述第二叶片段的方向依次设有所述第一搭接斜面和所述第一留厚面；

所述第二叶片段包括第二承力梁，所述第二承力梁设有第二搭接斜面和第二留厚面，沿所述第二叶片段指向所述第一叶片段的方向依次设有所述第二搭接斜面和所述第二留厚面，所述第一留厚面和部分所述第二搭接斜面相对，所述第二留厚面和部分所述第一搭接斜面相对，部分所述第一搭接斜面和部分所述第二搭接斜面相对且搭接连接；

所述加强结构包括第一加强结构和第二加强结构，所述第一加强结构、所述第二加强结构均连接于所述第一承力梁和所述第二承力梁，所述第一加强结构至少覆盖所述第一搭接斜面和所述第二留厚面之间的第一间隙，所述第二加强结构至少覆盖所述第二搭接斜面和第一留厚面之间的第二间隙，在长度方向上，所述加强结构相邻于承力梁处的弹性模量小于所述承力梁的弹性模量且所述加强结构相邻于所述承力梁处的弹性模量均大于等于8GPa且小于等于20GPa，其中所述承力梁包括所述第一承力梁、所述第二承力梁。

进一步地，所述第一加强结构为一个层合板或者所述第一加强结构包括多个层合板，和/或，所述第二加强结构为一个层合板或者所述第二加强结构包括多个层合板。

进一步地，所述第一加强结构或所述第二加强结构包括多个所述层合板，多个所述层合板沿同向或者不同向叠放设置。

进一步地，多个所述层合板的边缘错开设置。

进一步地，沿靠近所述承力梁的方向，不同所述层合板的边缘依次外扩设置。

进一步地，所述承力梁和所述加强结构均由纤维增强树脂复合材料制成，且所述加强结构沿着长度方向延伸的纤维比例小于所述承力梁沿着长度方向延伸的纤维比例。

进一步地，所述第一加强结构的厚度、所述第二加强结构的厚度均小于所述承力梁的厚度。

进一步地，所述第一留厚面的斜率大于所述第一搭接斜面的斜率，所述第二留厚面的斜率大于所述第二搭接斜面的斜率。

进一步地，所述第一留厚面、所述第二留厚面均为竖直面。

进一步地，所述第一留厚面、所述第二留厚面的厚度大于等于0.1mm且小于等于0.6mm。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种分段叶片，包括第一叶片段、第二叶片段和加强结构，其中：所述第一叶片段包括第一承力梁，所述第一承力梁设有第一搭接斜面和第一留厚面，沿所述第一叶片段指向所述第二叶片段的方向依次设有所述第一搭接斜面和所述第一留厚面；所述第二叶片段包括第二承力梁，所述第二承力梁设有第二搭接斜面和第二留厚面，沿所述第二叶片段指向所述第一叶片段的方向依次设有所述第二搭接斜面和所述第二留厚面，所述第一留厚面和部分所述第二搭接斜面相对，所述第二留厚面和部分所述第一搭接斜面相对，部分所述第一搭接斜面和部分所述第二搭接斜面相对且搭接连接；所述加强结构包括第一加强结构和第二加强结构，所述第一加强结构、所述第二加强结构均连接于所述第一承力梁和所述第二承力梁，所述第一加强结构至少覆盖所述第一搭接斜面和所述第二留厚面之间的第一间隙，所述第二加强结构至少覆盖所述第二搭接斜面和第一留厚面之间的第二间隙，在长度方向上，所述加强结构相邻于承力梁处的弹性模量小于所述承力梁的弹性模量且所述加强结构相邻于所述承力梁处的弹性模量均大于等于8GPa且小于等于20GPa，其中所述承力梁包括所述第一承力梁、所述第二承力梁。此结构的一种分段叶片，通过第一加强结构、第二加强结构和弹性模量的具体设置，可参见图6，使得承力梁的留厚面在长度方向上的刚度逐渐减小，即变化缓慢而非突变，来避免产生应力集中，进一步可避免出现疲劳断裂，从而提高分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命。

2.本发明提供的一种分段叶片，所述第一加强结构为一个层合板或者所述第一加强结构包括多个层合板，和/或，所述第二加强结构为一个层合板或者所述第二加强结构包括多个层合板。此结构的一种分段叶片，通过设置有多个层合板，可进一步提高分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命。

3.本发明提供的一种分段叶片，多个所述层合板的边缘错开设置。此结构的一种分段叶片，通过设置多个层合板的边缘错开设置，以避免加强结构处产生应力集中，从而确保分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中提及的现有技术的分段叶片的结构示意图；

图2为图1所示的分段叶片竖直面处的应力分布示意图；

图3为本申请实施例中提及的分段叶片的结构示意图；

图4为图3所示的分段叶片另一种可替换实施方式的结构示意图；

图5为图3所示的分段叶片中加强结构沿长度方向进一步延伸的结构示意图；

图6为图3所示的分段叶片留厚面处的应力分布示意图；

附图标记说明：

1A-第一斜面，1B-第一竖直面，1C-第二斜面，1D-第二竖直面，1-第一承力梁，11-第一搭接斜面，12-第一留厚面，2-第二承力梁，21-第二搭接斜面，22-第二留厚面，31-第一间隙，32-第二间隙，4-第一加强结构，5-第二加强结构，6-粘接材料。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

如图3至图5所示的一种分段叶片，包括第一叶片段、第二叶片段和加强结构，其中：第一叶片段包括第一承力梁1，第一承力梁1设有第一搭接斜面11和第一留厚面12，沿第一叶片段指向第二叶片段的方向依次设有第一搭接斜面11和第一留厚面12；第二叶片段包括第二承力梁2，第二承力梁2设有第二搭接斜面21和第二留厚面22，沿第二叶片段指向第一叶片段的方向依次设有第二搭接斜面21和第二留厚面22，第一留厚面12和部分第二搭接斜面21相对，第二留厚面22和部分第一搭接斜面11相对，部分第一搭接斜面11和部分第二搭接斜面21相对且搭接连接。具体地，第一承力梁1、第二承力梁2可通过拉挤板或者灌注层合板等形成；组成对应承力梁的织物中单向纤维占比超过70％，且在连接区域截面渐变。

本实施例中的加强结构和承力梁通过粘接材料6来实现两者的粘接连接。作为可替换的一种实施方式，加强结构和承力梁还可通过灌注连接或者通过如螺栓等的紧固件紧固连接，或者，也可通过粘接和灌注连接和紧固连接三者中的任意两个或者全部实现连接。

如图3所示，加强结构包括第一加强结构4和第二加强结构5，第一加强结构4、第二加强结构5均连接于第一承力梁1和第二承力梁2，第一加强结构4至少覆盖第一搭接斜面11和第二留厚面22之间的第一间隙31，第二加强结构5至少覆盖第二搭接斜面21和第一留厚面12之间的第二间隙32，在长度方向上，加强结构相邻于承力梁处的弹性模量小于承力梁的弹性模量且加强结构相邻于承力梁处的弹性模量均大于等于8GPa且小于等于20GPa，其中承力梁包括第一承力梁1、第二承力梁2。需要说明的是，长度方向是指图3中的左右方向；加强结构与承力梁可采用不同材料制成。

通过第一加强结构4、第二加强结构5和弹性模量的具体设置，可参见图6，使得承力梁的留厚面在长度方向上的刚度逐渐减小，即变化缓慢而非突变，来避免产生应力集中，进一步可避免出现疲劳断裂，从而提高分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命。

具体参见图3，第一加强结构4为一个层合板，第二加强结构5为一个层合板。需要说明的是，层合板可由不同方向的织物形成。

作为可替换的一种实施方式，第一加强结构4包括如图4和图5所示的两个或者其他数量的多个层合板，第二加强结构5包括如图4和图5所示的两个或者其他数量的多个层合板。其中多个层合板沿同向或者不同向叠放设置。以及多个层合板的边缘错开设置。具体参见图4和图5，沿靠近承力梁的方向，不同层合板的边缘依次外扩设置。通过设置有多个层合板，可进一步提高分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命；通过设置多个层合板的边缘错开设置，以避免加强结构处产生应力集中，从而确保分段叶片的连接强度和承载能力，延长了分段叶片的使用寿命。

作为可替换的另一种实施方式，第一加强结构4为一个层合板，第二加强结构5包括多个层合板；或者，第一加强结构4包括多个层合板，第二加强结构5为一个层合板。

本实施例中的承力梁和加强结构均由纤维增强树脂复合材料制成，且加强结构沿着长度方向延伸的纤维比例小于承力梁沿着长度方向延伸的纤维比例。需要说明的是，纤维可沿不同方向延伸分布，沿着长度方向延伸的纤维比例是指沿着长度方向延伸的限位占全体纤维的比例。

本实施例中的第一加强结构4的厚度、第二加强结构5的厚度均小于承力梁的厚度。以及，第一留厚面12的斜率大于第一搭接斜面11的斜率，第二留厚面22的斜率大于第二搭接斜面21的斜率。具体地，第一留厚面12、第二留厚面22均为竖直面。需要说明的是，第一留厚面12、第二留厚面22也可均为留厚斜面，对应的留厚斜面的斜率大于对应的搭接斜面的斜率。其中，第一留厚面12、第二留厚面22的厚度大于等于0.1mm且小于等于0.6mm，在此范围内，更优选地，第一留厚面12、第二留厚面22的厚度大于等于0.2mm且小于等于0.4mm。

本实施例中的一种分段叶片，其中第一叶片段和第二叶片段两者之间的连接处的应力分布如图6所示，可见留厚面的应力集中明显减小，最大应力由60MPa降低到20MPa以内，以及结合图2和图6，可明显地看出，设置有加强结构的分段叶片在留厚面处的应力相较于未设置有加强结构的分段叶片在留厚面处的应力减少较多，来避免产生应力集中。

装配时，第一承力梁1(包括拉挤板、拉挤板间填充物)随壳体第一段成型；第二承力梁2(包括拉挤板、拉挤板间填充物)随壳体第二段成型；将第一加强结构4和第一承力梁1进行粘接连接；将第二加强结构5和第二承力梁2进行粘接连接；将叶片段运输至组装场地，使用吊装装置将第一叶片段和第二叶片段对齐；将两段叶片段进行粘接，固化后完成承力梁连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种分段叶片，其特征在于，包括第一叶片段、第二叶片段和加强结构，其中：

所述第一叶片段包括第一承力梁，所述第一承力梁设有第一搭接斜面和第一留厚面，沿所述第一叶片段指向所述第二叶片段的方向依次设有所述第一搭接斜面和所述第一留厚面；

所述第二叶片段包括第二承力梁，所述第二承力梁设有第二搭接斜面和第二留厚面，沿所述第二叶片段指向所述第一叶片段的方向依次设有所述第二搭接斜面和所述第二留厚面，所述第一留厚面和部分所述第二搭接斜面相对，所述第二留厚面和部分所述第一搭接斜面相对，部分所述第一搭接斜面和部分所述第二搭接斜面相对且搭接连接；

所述加强结构包括第一加强结构和第二加强结构，所述第一加强结构、所述第二加强结构均连接于所述第一承力梁和所述第二承力梁，所述第一加强结构至少覆盖所述第一搭接斜面和所述第二留厚面之间的第一间隙，所述第二加强结构至少覆盖所述第二搭接斜面和第一留厚面之间的第二间隙，在长度方向上，所述加强结构相邻于承力梁处的弹性模量小于所述承力梁的弹性模量且所述加强结构相邻于所述承力梁处的弹性模量均大于等于8GPa且小于等于20GPa，其中所述承力梁包括所述第一承力梁、所述第二承力梁。

2.根据权利要求1所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一加强结构为一个层合板或者所述第一加强结构包括多个层合板，和/或，所述第二加强结构为一个层合板或者所述第二加强结构包括多个层合板。

3.根据权利要求2所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一加强结构或所述第二加强结构包括多个所述层合板，多个所述层合板沿同向或者不同向叠放设置。

4.根据权利要求3所述的一种分段叶片，其特征在于，多个所述层合板的边缘错开设置。

5.根据权利要求4所述的一种分段叶片，其特征在于，沿靠近所述承力梁的方向，不同所述层合板的边缘依次外扩设置。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种分段叶片，其特征在于，所述承力梁和所述加强结构均由纤维增强树脂复合材料制成，且所述加强结构沿着长度方向延伸的纤维比例小于所述承力梁沿着长度方向延伸的纤维比例。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一加强结构的厚度、所述第二加强结构的厚度均小于所述承力梁的厚度。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一留厚面的斜率大于所述第一搭接斜面的斜率，所述第二留厚面的斜率大于所述第二搭接斜面的斜率。

9.根据权利要求8所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一留厚面、所述第二留厚面均为竖直面。

10.根据权利要求8所述的一种分段叶片，其特征在于，所述第一留厚面、所述第二留厚面的厚度大于等于0.1mm且小于等于0.6mm。