CWP2025-5、大型风电叶片制造风险及高质量控制措施-范海光20251017-范海光-脱敏.pdf

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1、诚 信进 取创 新协 同北京鉴衡认证中心范海光CONTENTS目录背景01高质量控制措施-设计阶段高质量控制措施-制造阶段高质量控制措施-运输、吊装阶段02030405全过程质量认证随着风电行业追求更高的发电效率和更低的度电成本，大型风电叶片的设计趋势是“轻量化”“轻量化”和“高载荷”“高载荷”，这直接导致了设计安全裕度降低设计安全裕度降低，由此将原本由设计承担的“安全缓冲”转移到了制造环节制造环节，使得制造过程的敏感性、复杂性和风险急剧上升。敏感性复杂性制造风险（隐蔽性）大型叶片制造越来越难大型叶片制造越来越难 工厂：工厂：劳动密集型劳动密集型，受人员能力和变动影响较大，新工厂产品质量普遍较

2、差；工艺：工艺：真空灌注+粘接，隐蔽质量隐蔽质量（灌注和粘接）；叶片结构越来越复杂越来越复杂，定位不准确（多腹板+后缘腹板+钝尾缘）。铺层工未穿鞋套导致芯材污染拉挤主梁倒角加强布偏移芯材台阶（标准1mm）螺栓套空腔主梁褶皱拉挤主梁叶片甩出拉挤板污染UD楔形块与泡沫条台阶新的制造问题一、模型精度背景：90+叶片，风场运行0.5年 失效形式：叶尖后缘区域裂纹、开裂原因分析：后缘使用四面体建模（稳定，带来额外刚度），设计偏激进（后缘刚度不真实），后缘稳定性不足（未满足相关要求）。线性屈曲Case01Case02单元类型屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差四面体网格1.8-1.978-六面体网格1.347

3、-25.16%1.554-21.44%后缘模型的处理后缘模型的处理 针对后缘稳定性计算，建议按设计建立对应芯材倒角比例芯材倒角比例 针对后缘失稳区域，建议进行局部网格无关性验证局部网格无关性验证，加密网加密网格与分析网格格与分析网格之间稳定性计算结果差异应不超过5%不建议使用等效腹板替代后缘粘接倒角比例的影响Case01（2.04）Case02Case03倒角比例屈曲因子 相对误差 屈曲因子相对误差屈曲因子相对误差按设计倒角比例1.961-1.986-1.915-按某倒角比例2.1137.75%2.084.73%2.0969.45%按不带倒角比例2.1429.23%2.1819.82%2.15

4、812.69%一、模型精度二、面外变形背景：90+叶片，风场运行0.5年 叶片前缘弦向裂纹、小腹板起始位置发白原因分析：面外变形（呼吸效应）超过允许值-1500-1000-5000500100015002000-5005001500250035004500SS-ORSS-DefPS-ORPS-Def+摆振受载下的截面变形；后缘壳体均是向外变形，在疲劳循环载荷作用下，就会形成“呼吸效应”；就会形成“呼吸效应”；在实际工程应用中应重点关注这种正向面外变形，尽量避免面外变形的极值出现在重要截面或易发生失效的位正向面外变形，尽量避免面外变形的极值出现在重要截面或易发生失效的位置置-40-2002040

5、6001020304050607080PS-MaxSS-Min相对变形二、面外变形失效型式与失效机理多样失效型式与失效机理多样：基于平面应力的分析方式无法准确分析面外变形带来的三维应力，特别是一些面外拉伸应力以及局部区域的面外剪切应力。主梁体系的失效面外变形引起主梁粘接开裂以及主梁边缘与芯材交界处出现裂纹，特别主梁与芯材之间倒角较大或存在富树脂梁边芯材开裂主梁粘接开裂辅梁体系的失效面外变形引起的层间拉伸应力S33导致辅梁区域分层以及粘接失效；常见的面外变形失效；局部的加强不能完全解决问题，降低整个截面面外变形后缘梁体系的失效面外变形可能引起后缘粘接开裂，如果面外局部较大值出现在后缘芯材与UD倒

6、角区域，可能产生较大层间剪切，出现开裂。-2000-1500-1000-5000500100015002000-504509501450 1950 2450 2950 3450 3950 4450 4950 5450 5950 6450 6950PS-ORPS-DefSS-ORSS-Def2244夹芯结构的失效面外变形局部极值出现在夹芯结构，可能导致夹芯结构的分层失效，特别是不同芯材过度区域11334精细化设计新技术、新要求精细化设计新技术、新要求常规方法常规方法建模-精细化后缘细化芯材倒角区域后缘细化芯材倒角区域未体现加载-更充分带角度polar载荷（15或30，更精准)常规四方向载荷（90