01
复合材料基础与叶片结构概述
复合材料定义、分类(纤维、基体),风力发电叶片的结构组成与功能要求。
基础结构
02
复合材料力学基础(一)
各向异性、正交各向异性、单层板的应力-应变关系(广义胡克定律)。
力学本构
03
复合材料力学基础(二)
经典层合板理论(CLT)、层合板的刚度与柔度矩阵。
层合板CLT
04
失效模式概述
复合材料叶片常见失效模式分类(纤维断裂、基体开裂、分层、脱粘、屈曲)。
分类总览
05
纤维失效模式(一)
纤维拉伸断裂机理、影响因素(纤维强度、体积分数、取向)。
纤维拉伸
06
纤维失效模式(二)
纤维压缩失效(微屈曲、扭结带形成)、纤维-基体界面脱粘。
压缩界面
07
基体失效模式(一)
基体拉伸开裂、基体压缩屈服与破坏。
基体拉伸/压缩
08
基体失效模式(二)
基体剪切破坏、基体蠕变与疲劳。
剪切疲劳
09
分层失效模式(一)
分层的定义、产生原因(制造缺陷、冲击、层间应力)。
分层制造
10
分层失效模式(二)
分层扩展机理(I型、II型、混合型断裂)、分层对刚度/强度的影响。
断裂扩展
11
脱粘失效模式
纤维/基体界面脱粘、铺层间脱粘、叶片与轮毂连接处脱粘。
界面连接
12
屈曲失效模式
局部屈曲(面板/蒙皮)、整体屈曲(叶片壳体)、屈曲与后屈曲行为。
稳定性后屈曲
13
疲劳失效模式
复合材料疲劳特性(S-N曲线)、疲劳损伤累积、环境对疲劳的影响。
疲劳S-N
14
环境退化失效
湿热效应(吸湿、热膨胀)、紫外线老化、雷电损伤、侵蚀(雨蚀、沙蚀)。
环境湿热
15
制造缺陷导致的失效
孔隙、富树脂/贫树脂区、纤维弯曲/错位、铺层顺序错误、固化不完全。
缺陷工艺
16
失效判据概述
失效判据的作用、分类(唯象判据、渐进损伤判据、断裂力学判据)。
判据分类
17
最大应力/应变判据
最大应力理论、最大应变理论、适用条件与局限性。
经典简单
18
Tsai-Hill 判据
理论基础、表达式、与Von Mises判据的类比、应用示例。
Hill各向异性
19
Hoffman 判据
考虑拉压强度不等的Tsai-Hill修正、表达式与应用。
拉压不等修正
20
Tsai-Wu 判据
张量多项式理论、交互项F12的确定、适用性与局限性。
张量交互
21
Hashin 判据
区分纤维与基体失效模式、拉伸/压缩分离、二维与三维形式。
Hashin区分
22
Puck 判据
基于物理机制的失效面理论、纤维失效(FF)与基体失效(IFF)判据。
Puck失效面
23
Cuntze 判据
基于不变量的失效模式区分、5种失效模式的判据表达式。
不变量多模式
24
LaRC 系列判据
NASA Langley研究中心发展的判据、物理机制与工程应用。
LaRCNASA
25
渐进损伤分析(PDA)
刚度退化模型、损伤变量定义、ABAQUS/ANSYS实现方法。
PDA有限元
26
断裂力学在分层中的应用
能量释放率G、J积分、VCCT(虚拟裂纹闭合技术)、cohesive zone模型。
断裂VCCT
27
多轴失效判据
考虑多轴应力状态的判据、交互作用、试验验证。
多轴交互
28
失效判据的试验验证
标准试验方法(拉伸、压缩、剪切、开孔、冲击后压缩CAI)、数据解读。
试验CAI
29
工程案例分析(一)
叶片根部连接螺栓失效分析、叶片尖部雷击损伤评估。
案例螺栓
30
工程案例分析(二)
叶片后缘粘接失效分析、叶片全尺寸静力/疲劳试验失效预测。
粘接全尺寸