风电部件设计中复合材料强度校核问题

chenenlin319 · 发表于 2011-9-2 13:22:01

各位大虾，请问一下设计中复合材料强度如何校核，主要是剪应力的校核。
在如叶片设计中，主材拉压应力校核GL规范中都有，包括各个安全系数都有给出了。但是剪应力怎么校核？还是说剪应力没做要求不用校核？如果不要求，为什么，难道有其它的因素已对剪切强度进行了约束？
在有限元计算后能给出层间剪力和层内剪力，但是frp的层剪强度和层内剪切强度本身就不高，如果像正应力那样取了那么高的安全系数很容易超过容许值。还是说剪力安全系数取值跟正应力不一样？
俺看GL第5章，关于校核各类剪力，始终不明白，哪位大虾有经验，指点一下。

linky · 发表于 2011-9-2 13:59:26

[s:1]

chenenlin319 · 发表于 2011-9-2 14:54:03

怎么就没人回呀，晕..

chenenlin319 · 发表于 2011-9-2 15:57:11

引用第1楼linky于2011-09-02 01:59 PM发表的  :
[s:1]

楼上兄台是否知道？指点一下哈。

chenenlin319 · 发表于 2011-9-2 16:01:44

还有一个问题是在GL规范中，关于GFRP并没有列出测层间剪切强度的标准。很困惑呀。

lewjane84 · 发表于 2011-9-2 21:22:05

楼上的哥们在哪里高就啊,研究挺深的嘛~
剪应力分层间和面内
1,面内主要是蒙皮和SHEAR WEB,由双轴布和三轴向承担,最大值一般在30MPA左右,面内标准是有的而且还不止一个,具体我忘记了,双轴布一般为190MPA左右,这个是需要效核的.
2,层间1就是胶结的层间应力,考虑到胶接厚度和应力集中,此一般采用手算的方法(至少我是用手算),安全系数一般取12左右
3,层间2就是你说的SPAR CAP 了, 复合材料叶片壳体为薄壁结构,你可以用惯性矩的方法计算下内表面和外表面的应力比例差,再乘以最大应力(一般为40GPA*0.35%=140MPA),其值和复合材料层间强度(50MPA)很明显不在一个数量级上,即使在璧厚最大的根端一般为(1-5MPA),因此一般不考虑, 当然你也可以体现在你的结构计算报告里面.
以上是我个人的一些经验,请参考.

chenenlin319 · 发表于 2011-9-3 09:03:05

引用第5楼lewjane84于2011-09-02 09:22 PM发表的 :
楼上的哥们在哪里高就啊,研究挺深的嘛~
剪应力分层间和面内
1,面内主要是蒙皮和SHEAR WEB,由双轴布和三轴向承担,最大值一般在30MPA左右,面内标准是有的而且还不止一个,具体我忘记了,双轴布一般为190MPA左右,这个是需要效核的.
2,层间1就是胶结的层间应力,考虑到胶接厚度和应力集中,此一般采用手算的方法(至少我是用手算),安全系数一般取12左右
3,层间2就是你说的SPAR CAP 了, 复合材料叶片壳体为薄壁结构,你可以用惯性矩的方法计算下内表面和外表面的应力比例差,再乘以最大应力(一般为40GPA*0.35%=140MPA),其值和复合材料层间强度(50MPA)很明显不在一个数量级上,即使在璧厚最大的根端一般为(1-5MPA),因此一般不考虑, 当然你也可以体现在你的结构计算报告里面.
.......

哇塞，楼上版主果然是个大牛呀，手算太强了，这需要彪悍的理论基础水平呀。

1.双轴布根据GL规范要求的ISO标准，纵横剪切（面内）基本上50~60MPa左右，再根据GL第5章中rMa（静态强度安全系数） 1.35*1.1*1.1=1.63，折减后剩下的强度就20多MPa了。
2. 玻璃钢层间剪切强度测试值（特征值）也就40MPa左右，再折减后也就剩20MPa左右，实在低呀，一不小心发现超标（不是在叶片上），所以在怀疑是不是测试结果不对还是安全值有问题，又或者是俺理解有问题。
3.叶片上层间剪切一般都不整的，据说是因为值比较低，不用进行校核，可惜以前没好好关注过这个问题。

版主对GL规范中纤维层间失效分析熟悉不？这个很难理解，我对那个层间力F一直没理解。

沧海蛟龙 · 发表于 2011-9-3 09:54:14

一群牛人，学习学习。 [s:6]

caefinder · 发表于 2011-9-3 10:51:49

support

lewjane84 · 发表于 2011-9-3 11:52:39

1,纵横剪切强度测试的是树脂的剪切强度,以纵向拉伸计算45度方向简切强度,考核树脂和纤维的结合能力,和叶片上主剪切应力方向成45度.因此呢不是用这个值计算安全系数的. 换总说法这个值是面内层间强度
2,GL材料拉伸强度的安全系数我没记错的话是2.2,你可以再研究下规范.
3,层间剪切的许用应力好象是用的特征值吧,一般不考核所以没太注意
4,IFF另外有一个详细的ISO标准,里面解释的很清楚,你可以查查.老版本作废了不过很有研究价值