风能作为一种清洁可再生能源被广泛应用到发电领域,风电叶片是风电机组中将风能转化为电能的关键部件。现代风电叶片以纤维和树脂为原材料,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI),通过分别成型两片半壳体和剪切腹板,经二次粘接组装后得到完整的纤维增强复合材料风电叶片。本文研究的风电叶片整体成型工艺相比传统VARI成型无需二次粘接,可避免因胶层破坏影响叶片的整体力学性能。对于风电叶片这类大尺寸、结构复杂的构件,采用计算机仿真技术可以大大降低工艺开发成本,提升复合材料工艺设计水平,改善制品质量,提高生产效率。本文以风电叶片为研究对象,对纤维的渗透性能和树脂的固化行为与流变特性进行实验研究,结果用于风电叶片整体成型工艺的仿真分析,通过对6种设计方案进行仿真分析,得到满足工艺设计要求的方案,并对方案进行优化,获得孔隙率含量分布最低的优化方案。本文首先采用连续加载的方式,研究了玻璃纤维多轴向无屈曲织物(NCF)和斜纹织物(WF)的压缩响应行为,并建立描述该行为的数学模型。接着,采用自制测试装置对预成型体在重力及不同注射压力驱动下的厚度方向渗透率进行测试,考察了预成型体纤维体积分数、流体注射压力等对预成型体厚度方向渗透率的影响。然后,基于预成型体压缩响应数学模型、厚度方向渗透率与注射压力的关系,对Kozeny-Carman方程进行修正,提出了变注射压力条件下的厚度方向渗透率预测模型。结果表明:重力驱动下预成型体厚度方向渗透率随着纤维体积分数的增大而减小,与Kozeny-Carman方程相符合。当纤维体积分数为0.42≤V_f≤0.58时,注射压力对厚度方向渗透率影响较大,实验结果验证了本文提出的预测模型;当纤维体积分数V_f≥0.58,注射压力对厚度方向渗透率影响较小,厚度方向渗透率趋于恒定。同时,本文用径向法测试NCF、WF预成型体的面内渗透率,为工艺仿真提供输入参数。其次,采用非等温DSC法对环氧树脂的固化动力学行为进行表征,用Kissinger-Crane法和Ozawa法对放热曲线进行分析,对n级动力学模型和自催化模型进行研究,结果表明,自催化模型能够准确描述环氧树脂固化行为。同时对环氧树脂体系的变温和恒温流变行为进行研究,结果表明,双Arrhenius方程与实验结果一致性良好。最后,利用前述实验数据和数学模型作为工艺仿真参数,对风电叶片整体成型工艺进行充模仿真研究。结果表明,在模腔为真空状态下,六种工艺设计方案中,环向和蒙皮线注射(方案6)能够在0.1MPa的注射压力下满足充模要求。考虑实际模腔难以维持全真空状态,对方案6在注射压力0.1MPa、出气口压力2000Pa条件下进行多方案孔隙分布分析,结果表明,在距离前缘腹板600mm,尾缘腹板1200 mm位置设置线注胶口和环向注射,不仅能够在较短的时间内充模,而且孔隙率含量最低。