复合材料风力发电机叶片后缘区域横向裂纹的结构失效机制

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风力发电机转子叶片后缘区域沿叶片长度方向的宏观横向裂纹是典型的损伤形式。本研究采用高保真三维有限元模型，从数值角度系统研究了横向裂纹的失效机制及其在极限静载荷下的破坏特征。有限元模型准确捕捉了复合材料失效、泡沫芯材压溃和胶粘剂隧道裂纹等破坏模式。详细分析了加载方向、泡沫芯材和胶粘剂材料性能对极限静载荷下横向裂纹形成与扩展的影响，以及沿翼肋帽与夹芯板交界处纵向裂纹的发展规律。研究表明，静载荷作用下宏观横向裂纹的形成是屈曲驱动的过程。当后缘区域受压为主时，能够引起严重屈曲变形的加载方向会导致横向裂纹产生。通过用高刚度泡沫芯材替代低刚度泡沫芯材可以提高抗屈曲能力，从而缓解横向裂纹过程。胶粘剂材料对抗屈曲性能的影响较小，因此胶粘剂材料性能对横向裂纹形成的影响不显著。

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