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工艺与制造英文2025

玻纤增强复合材料疲劳寿命提升研究:湿法铺层与真空辅助树脂传递模塑在小型风力机叶片中的对比

Enhanced fatigue life in GFRP composites: A comparative study of wet lay-up versus vacuum assisted resin transfer molding for small-scale wind turbine blades

Mehran Toghraee, Ahad Zabett, Sirus Javadpour, Pouya Valizadeh · Ferdowsi University of Mashhad
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页60 / 2 / 121-134
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关键词:玻纤增强复合材料真空辅助树脂传递模塑湿法铺层疲劳性能纤维-基体界面风力机叶片极限拉伸强度扫描电子显微镜

摘要整理

湿法铺层和真空辅助树脂传递模塑(VARTM)是E-玻纤/环氧树脂层板复合材料最常用的成本效益型制造工艺,在风力机叶片制造领域应用广泛。本研究对比了两种工艺制备的玻纤增强复合材料(GFRP)层板的疲劳性能。在应力水平为极限拉伸强度0.4倍的条件下,真空辅助树脂传递模塑试样的疲劳寿命比湿法铺层试样延长85%。真空辅助树脂传递模塑试样的平均极限拉伸强度提高50%,纤维-基体界面结合增强导致疲劳抗力显著提升。扫描电子显微镜断口分析表明,真空辅助树脂传递模塑疲劳试样的纤维/基体界面结合质量更优,这是其疲劳性能提升的主要原因。在低应力水平下,真空辅助树脂传递模塑复合材料可承受4.5倍更多的加载循环次数,表现出优异的疲劳性能。研究结果为风力机叶片材料选择和工艺优化提供了重要参考依据,对风电装备的可靠性设计具有指导意义。

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