单向碳纤维增强复合材料层间断裂行为研究——风力发电机叶片应用

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纤维增强复合材料是风力发电机叶片制造的主要材料。虽然玻纤增强复合材料在风电叶片中应用最广泛，但碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能，使得更大型叶片的制造成为可能，部分涡轮机制造商已在叶片设计的关键部位采用碳纤维。大型转子在服役过程中承受复杂的加载条件。风电叶片中最重要的结构之一是翼梁帽，通常采用单向层板制造，其主要失效模式是层间脱层。通过适当的试验方法确定影响层间脱层萌生和扩展的材料特性是复合材料层间脱层研究的基础。本研究以碳纤维/环氧树脂层板试样为对象，系统研究了其断裂行为。共分析了15种不同的试验条件，采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了不同模式比下的断裂面形貌。实验结果表明，所获得的临界断裂参数与理论预期值相符。因此，该实验方法适用于风电叶片材料在初期试样级研究阶段的表征工作。

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