全球能源轉(zhuǎn)型背景下，全球風(fēng)電裝機容量里程碑式突破，風(fēng)機葉片在復(fù)雜風(fēng)力環(huán)境下亟需進一步工藝突破。現(xiàn)有風(fēng)力機葉片葉片尺寸較大，葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造完成后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如腹板的受力和損傷情況難以通過實驗方法準(zhǔn)確評估；葉片部件粘接區(qū)域的受力狀態(tài)比較復(fù)雜，粘接失效的機理研究尚不成熟，另外粘接失效模式的仿真難度比較大，從而造成葉片部件粘接設(shè)計計算不準(zhǔn)確。鑒于在設(shè)計、制造和測試過程中存在的挑戰(zhàn)，本項目圍繞風(fēng)機葉片前后緣及腹板粘接層，研究葉片部件粘接裂紋擴展機理及斷裂力學(xué)分析。

建立理論模型：建立葉片部件粘接失效的理論模型，并開發(fā)相應(yīng)的粘接強度評估計算方法；測試方法的開發(fā)：開發(fā)葉片部件粘接強度的測試方法，完成典型粘接形式的粘接強度測試；設(shè)計規(guī)范的轉(zhuǎn)化：基于測試數(shù)據(jù)，建立葉片部件粘接強度計算的設(shè)計準(zhǔn)則；結(jié)構(gòu)優(yōu)化：通過對比分析不同部件粘接設(shè)計，優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)，提高部件粘接的安全可靠性。

分別對風(fēng)機葉片前后緣和風(fēng)機葉片腹板結(jié)構(gòu)進行研究，通過建立有限元仿真模型，深?研究葉片粘接區(qū)域的受力狀態(tài)和粘接失效機理，本項目將為風(fēng)力機葉片的設(shè)計和測試提供新的理論和方法。

建立了風(fēng)機葉片腹板和前后緣粘接失效的仿真模型，完成了典型粘接形式的粘接強度測試，并得出了基于不同參數(shù)的測試結(jié)果。

①施加不同載荷：僅風(fēng)壓載荷，層合板結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)三類典型應(yīng)力集中區(qū)域，粘接層應(yīng)力集中區(qū)與損傷起始區(qū)域遷移，應(yīng)力水平與損傷程度隨風(fēng)速顯著提升；僅彎矩載荷，損傷擴展路徑為后緣外側(cè)1/4長度處開始失效，損傷沿外側(cè)邊界向載荷端擴展。

②改變腹板排布：I型腹板粘接層所能承受的最大應(yīng)力較C型小，間距越小越不易脫粘，3腹板模型承載能力好于2腹板，C型腹板粘接層在不同排布情形下的剛度下降較I型穩(wěn)定。

③更改膠層厚度：粘接層應(yīng)力和SDEG均隨粘接層厚度呈下降、收斂趨勢，適當(dāng)增加膠層厚度能提高粘接接頭強度，但具有增幅上限。

④引入后緣膠層缺陷：外側(cè)粘接層缺陷比內(nèi)側(cè)缺陷影響更大，缺陷越靠近葉尖，粘接層中的應(yīng)力及損傷越大。

⑤考慮環(huán)境溫度：粘接層在低溫條件下脆性特征加劇。粘接層與層合板的熱膨脹系數(shù)差異是界面應(yīng)力及損傷變化的根本原因。