竹木复合材料胶合性能评价及叶片翼梁条设计

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胶合强度是人造板最重要的性能之一。本文以竹木复合材料为研究对象,采用拉伸剪切和短梁剪切方法对其胶合强度进行了研究。影响胶合强度的因素包括竹木材料性能,表面性能,胶粘剂的性能,施胶量,施压压力、温度和时间等。竹木材料为多孔可压缩材料,施压压力可改变竹木复合材料的密度。以分级竹片、杨木单板为原料,以酚醛环氧树脂为胶粘剂;采用等离子表面处理、立式浸胶、竹木复合组坯、冷压热固化方法制造了不同密度的竹木复合材料,并采用短梁剪切和拉伸剪切方法检测不同密度竹木复合材料的胶合强度;根据主流叶片设计数据,在Excel中使用VBA进行翼梁划分程序的编写,对竹木复合材料风电叶片翼梁进行划分。本研究得出的主要结论如下:(1)竹木复合材料胶合强度随着密度的增加而增大,当密度较小时,材料性能稳定性较差,随着密度的增加,材料性能趋于稳定。当材料密度为0.95g/cm3时,剪切强度达到最大值,竹材本身剪切破坏。(2)三种密度材料宏观破坏模式区分明显。竹材本身剪切破坏面微观破坏模式可分为四种典型类型,分别为细胞纵向剥离,细胞纵向撕裂,细胞横向撕裂,细胞横向剥离。(3)经水煮后,竹木复合材料胶合强度下降明显,当材料密度为0.95g/cm3时,材料木破率仍为100%,竹材本身剪切强度下降。(4)竹材本身的剪切强度为竹木复合材料胶合强度的设计极限值。(5)使用计算机辅助设计方法对翼梁进行合理划分,指导竹木复合材料在风电叶片翼梁领域中的应用。
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