碳纤维叶片壳体真空灌注成型工艺仿真模拟

暴小娜，吴晓青*，吴海亮，江一杭，刘鲜红，杨忠

（1.天津工业大学，天津 300387；2.东方电气（天津）风电叶片工程有限公司，天津 300387）

大型风电叶片，因为长度的增加，质量相应地增加，为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须要有一定的刚度。大型叶片采用碳纤维增强材料，不仅可以减轻叶片的质量，还可以达到强度与刚度条件[1,2]。碳纤维多轴向经编织物因其结构，被广泛应用于风电叶片制作中，由于碳纤维价格较玻纤高，且树脂不易浸渍，因此研究树脂在碳纤维风电叶片灌注过程十分重要。真空辅助树脂传递模塑成型（VARTM）工艺已经被各风电公司广泛应用于生产风机叶片中。人们对利用计算机模拟软件来降低VARTM 工艺时间和成本给予越来越多的重视。对于设计模具合理化和工艺参数优化的工作可以由计算机模拟仿真结果来进行指导。

VARTM 工艺成型过程不仅和树脂的粘度、制备过程的真空度和温度等外在因素有关，还和预制件本身织物结构的渗透性有关，这些因素都会影响树脂的充模流动和树脂的固化。在风电叶片中合理地设置灌注的进胶口和出胶口的数量和位置，不只能够节约树脂的用量，还能够提高生产的效率、减少成本、避免因为树脂的流动不均而产生的孔隙等缺陷[3]。因此，使用软件来模拟和改良注射方案是十分有效的。而常用的通过实验方法来确定VARTM 的进胶口和出胶口位置及个数，既消耗大量材料，又增加人力物力的成本[4-9]。……