风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法与流程

本发明涉及胶粘剂，尤其涉及一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法。

背景技术：

1、风电叶片是风力发电系统的核心部件，其主要采用的成型方式为以主梁系统作为支撑结构，在壳体前后缘及主梁、腹板位置使用结构胶胶条进行粘接。由于风电叶片尺寸较大且制作工艺繁琐，在制造、运输、安装及运行的过程中，都可能会产生损伤，风电叶片的结构形式多样，所受载荷环境复杂，使得复合材料叶片中的损伤模式与破坏机理非常复杂，其中以胶接失效带来的后果最为严重，不仅会严重降低风电叶片的负载、强度，甚至会影响风电叶片的结构完整性。而针对缺胶区域的修复往往需要对通过对风电叶片的壳体进行二次破坏来实现。

2、风电叶片的上下壳体合模粘接时需要保证粘接面积和粘接强度，在粘接面上涂抹的结构胶必须充盈，避免上下壳体合模后出现缺胶等粘接缺陷，以保证上下壳体及腹板间的有效粘接。因此，结构胶必须具备优异的抗流挂性以保证结构胶在施胶阶段不会在重力的作用下发生垂流或塌陷，同时还要保证结构胶不会沿着粘接面发生滑移行为。在保证结构胶不会发生垂流或塌陷和不会发生滑移行为，还要考虑在上下壳体合模阶段，结构胶是否稳定。

3、但是，现有技术中缺乏能够快速有效的预测结构胶在上下壳体合模阶段是否稳定的方法，并且已成为制约风电叶片制造效率及长运行寿命发展的重要瓶颈之一。因此，迫切需要发展先进的分析方法和测试技术，分析结构胶在风电叶片上下壳体合模的动态翻转过程的受力情况、以及预测翻转后结构胶是否发生掉落等方面开展研究，这对于提升叶片制造效率、减少成本和保障叶片安全运行均具有重要意义。

4、因此，有必要开发一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法以解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法，解决了现有技术中缺少针对风电叶片翻转过程中结构胶稳定性的快速有效的预测方法的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法，包括以下步骤：

3、s0：提供结构胶胶条；

4、s1：测量所述结构胶胶条的屈服应力值，计算所述结构胶胶条在重力作用下的剪切应力值，当所述屈服应力值大于所述剪切应力值时，所述结构胶胶条不会发生流挂行为；

5、s2：将应力设定为计算得到的所述剪切应力值，然后对所述结构胶胶条进行蠕变测试，通过所述蠕变测试结果判断所述结构胶胶条在重力作用下是否会发生壁面滑移行为；

6、s3：测量所述结构胶胶条的粘附力和屈服力，计算所述结构胶胶条在翻转过程中受到的第一合力和第二合力，若所述第一合力小于所述粘附力且所述第二合力小于所述屈服力，则所述结构胶胶条在翻转过程中不会发生掉落；若所述第一合力大于所述粘附力或所述第二合力大于所述屈服力，则所述结构胶胶条在翻转过程中会发生掉落。

7、可选的，所述第一合力的计算公式为：

8、

9、其中，fn1为第一合力，gsum为结构胶胶条在翻转过程中受到的重力，θ为结构胶胶条在翻转过程中翻转的角度，fn3为结构胶胶条在翻转过程中受到的向心力。

10、可选的，所述第二合力的计算公式为：

11、

12、其中，fn2为第二合力，gsum为结构胶胶条在翻转过程中受到的重力，θ为结构胶胶条在翻转过程中翻转的角度，fn4为结构胶胶条在翻转过程中受到的切向力。

13、可选的，步骤s3中，测量所述结构胶胶条的粘附力具体包括以下步骤：将所述结构胶胶条置于第一测试板和第二测试板之间，所述第一测试板带动所述结构胶胶条向上移动以得到所述结构胶胶条的应力随时间的变化曲线，通过所述变化曲线中所述结构胶胶条对应的最大应力计算得到所述结构胶胶条的粘附力。

14、可选的，所述结构胶胶条的粘附力的计算公式为：

15、

16、其中，f粘附力为结构胶胶条的粘附力，p最大应力为变化曲线中结构胶胶条对应的最大应力，s为结构胶胶条的胶层截面面积。

17、可选的，所述第一测试板和所述第二测试板之间的间隙值为5000μm-40000μm，所述第一测试板带动所述结构胶胶条向上移动的速率为10-50μm/s。

18、可选的，步骤s3中，测量所述结构胶胶条的屈服力具体包括以下步骤：通过测量所述结构胶胶条的屈服应力值计算所述结构胶胶条的屈服力，所述结构胶胶条的屈服力的计算公式为：

19、

20、其中，f屈服力为结构胶胶条的屈服力，p屈服应力值为结构胶胶条的屈服应力值，s为结构胶胶条的胶层截面面积。

21、可选的，步骤s1中，所述结构胶胶条在坡面受重力作用下的剪切应力值的计算公式为：

22、

23、其中，σ为剪切应力值，s为结构胶胶条的胶层截面面积，w为结构胶胶条的胶层宽度，g为重力常数，ρ为结构胶胶条的密度，α为结构胶胶条的胶层倾斜角度。

24、可选的，步骤s2中所述蠕变测试的具体步骤包括：将旋转流变仪的应力设为所述剪切应力值，然后对所述结构胶胶条进行蠕变测试，以得到所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线。

25、可选的，根据所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线来判断所述结构胶胶条是否在重力作用下发生壁面滑移行为，若所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线呈下降趋势，则所述结构胶胶条在重力作用下不发生壁面滑移行为，若所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线呈现上升趋势，则所述结构胶胶条在重力作用下发生壁面滑移行为。

26、本发明的所述预测方法的有益效果在于：本发明建立了一种能够快速有效评价结构胶胶条在风电叶片壳体合模过程中是否稳定的预测方法，弥补了现有技术的空白，同时可以快速判断结构胶胶条在施胶阶段是否会发生流挂行为和壁面滑移行为；本申请的预测方法还可用于指导配方的优化，实现根据测试过程中结构胶胶条的状态及缺陷改善程度来调整结构胶胶条的配方及优化工艺；本申请还可快速测量结构胶胶条的粘附力。

技术特征：

1.一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s3中，测量所述结构胶胶条的粘附力具体包括以下步骤：将所述结构胶胶条置于第一测试板和第二测试板之间，所述第一测试板带动所述结构胶胶条向上移动以得到所述结构胶胶条的应力随时间的变化曲线，通过所述变化曲线中所述结构胶胶条对应的最大应力计算得到所述结构胶胶条的粘附力。

3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述结构胶胶条的粘附力的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述第一测试板和所述第二测试板之间的间隙值为5000μm-40000μm，所述第一测试板带动所述结构胶胶条向上移动的速率为10-50μm/s。

5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s3中，测量所述结构胶胶条的屈服力具体包括以下步骤：通过测量所述结构胶胶条的屈服应力值计算所述结构胶胶条的屈服力，所述结构胶胶条的屈服力的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1中，所述结构胶胶条在坡面受重力作用下的剪切应力值的计算公式为：

7.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s2中所述蠕变测试的具体步骤包括：将旋转流变仪的应力设为所述剪切应力值，然后对所述结构胶胶条进行蠕变测试，以得到所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线。

8.根据权利要求7所述的预测方法，其特征在于，根据所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线来判断所述结构胶胶条是否在重力作用下发生壁面滑移行为，若所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线呈下降趋势，则所述结构胶胶条在重力作用下不发生壁面滑移行为，若所述结构胶胶条的剪切速率随时间的变化曲线呈现上升趋势，则所述结构胶胶条在重力作用下发生壁面滑移行为。

技术总结
本发明提供了一种风电叶片壳体合模过程中结构胶胶条稳定性的预测方法，包括以下步骤：测量结构胶胶条的屈服应力值，计算结构胶胶条在重力作用下的剪切应力值以判断结构胶胶条不会发生流挂行为；通过蠕变测试结果判断所述结构胶胶条在重力作用下是否会发生壁面滑移行为；测量结构胶胶条的粘附力和屈服力，计算结构胶胶条在翻转过程中受到的第一合力和第二合力，若第一合力小于粘附力且第二合力小于屈服力，则结构胶胶条在翻转过程中不会发生掉落；若第一合力大于粘附力或第二合力大于屈服力，则结构胶在翻转过程中会发生掉落。本发明解决了现有技术中缺少针对风电叶片翻转过程中结构胶稳定性的快速有效的预测方法的问题。

技术研发人员：林珊珊,吉明磊,宋丽媛,陈翠萍,胡文军
受保护的技术使用者：道生天合材料科技（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15