混杂天然纤维增强复合材料在风力发电机叶片中的实验表征

摘要整理

本研究针对风力发电机叶片应用，对由E-玻璃纤维、Nacha纤维（Hibiscus macranthus Hochst. Ex-A. Rich.）和剑麻纤维（Agave sisalana）组成的混杂天然纤维增强复合材料（NFRCs）的性能进行了系统研究。复合材料制造工艺包括纤维的收获、提取和杂质去除，并采用5% NaOH溶液处理以改善纤维间的界面相互作用。基于Taguchi方法设计实验，采用L₁₆正交表进行参数优化。天然纤维的质量比设定为4个水平（5%、10%、15%、20%），玻璃纤维质量比保持在5%和10%两个水平。复合材料采用手工铺层法制造，试样制备符合美国材料与试验协会（ASTM）标准。通过万能试验机（UTM）进行了拉伸、压缩和弯曲强度测试。采用方差分析（ANOVA）确定影响实验响应的关键因素。结果表明，在95%置信度水平下，Nacha纤维的质量百分比对复合材料的拉伸强度、压缩强度和弯曲强度均有显著影响。基于信噪比（S/N）的最大化原则，确定了各强度指标对应的最优纤维组成配比。

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