热塑性叶片隔膜成型过程中的有限元分析

王晓亮

热塑性叶片隔膜成型过程中的有限元分析

王晓亮

（山西机电职业技术学院，山西长治046011）

针对热隔膜成型在大尺寸风机叶片方面的研究，利用ABAQUS软件对热塑性叶片有限元模型进行位移变形分析，接触分析，热分析与热应力分析，最终确定了风力机叶片在热隔膜成型过程中的薄弱环节及温度加载方式。

叶片；有限元分析；热隔膜成型；

由于发电功率和发电成本的要求，风力机叶片通常安装位置较高，尺寸较大[1]。热塑性材料具有质量轻和耐冲蚀的优点符合大型叶片的工作环境要求，但其成型成本较高，限制了其在大尺寸风机叶片上的应用。

热隔膜成型工艺是将热塑性复合材料经层压、预浸工艺之后，置于模具表面，利用真空和加热等手段，将材料压向模具，形成所需形状[2]，其成型示意图如图1所示。

图1 成型示意图

由于其成型压力小，成品质量优，模具成本低的特点，非常适合于大型叶片的制造。本文通过ABAQUS有限元软件，分析叶片材料在隔膜成型过程中的应力变化，指出成型工艺中的薄弱环节，为大型热塑性叶片的设计及生产提供一定参考价值。

1 隔膜成压件的结构

本文中的叶片材料选用为SL850热隔膜材料[3]，其参数及层压结构如表1所示。预浸料层压板结构如图2所示。

表1 SL850热隔膜材料基本参数

图2 预浸料层压板结构图

2 材料构造模型及参数

层压复合材料为夹芯结构，根据复合材料有限元分析方法，将平面复合材料假设为刚性，其不同层面的泊松比和弹性模量如表2所示。……