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低溫環(huán)境對葉片設(shè)計的影響

2015-12-22 來源:復(fù)合材料譯評站 瀏覽數(shù):1827


  2.1高溫環(huán)境
  高溫條件下,由于空氣密度降低,載荷通常不會增大。
  2.2低溫環(huán)境
  低溫環(huán)境,疲勞載荷計算需要在年平均溫度及其對應(yīng)的空氣密度下進行。
  對于極限載荷,需要在NTM和NWP的正常外部條件下,綜合考慮年平溫度及其對應(yīng)的空氣密度。
  EWM1工況除了默認狀態(tài),還需綜合考慮年最低溫度對載荷計算結(jié)果的影響。
  50年一遇的ETM\EWS\EWM\EOG\ECD\EDC等工況,需要綜合考慮年平均溫度的影響。如果當?shù)氐娘L況和溫度條件可以修正,需要將對應(yīng)的修正考慮到載荷計算中。
  DLC 8.X工況,運輸、安裝、維護和維修的極限溫度需要定義為年最低溫度,且在用戶手冊中也必須說明。
  3 極限溫度對葉片的影響
  風機葉片在運行、空轉(zhuǎn)或停機時通常會承受較大的結(jié)構(gòu)載荷。因此,在葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮預(yù)期最惡劣的溫度條件。這個極限溫度條件,也同樣要在機艙罩和擋雨環(huán)上考慮。
  但評估最大和最小運行溫度的情況是,需要考慮如下因素:
  1)   年最低和最高環(huán)境溫度;
  2)   太陽輻射;
  3)   葉片顏色;
  4)   葉片結(jié)構(gòu)的熱容量和熱傳導系數(shù);
  5)   防除冰的葉片加熱系統(tǒng)。
  材料及其測試,需要考慮是否滿足年最低溫度高于-30攝氏度,年最高溫度是否低于50攝氏度。
  如果溫度超過以上范圍,需要進行進一步的材料測試和結(jié)構(gòu)評估。同時,也需要考慮極限溫度對葉尖凈空的影響。
  只有當絕大部分疲勞載荷工況所發(fā)生的溫度超過了正常范圍,才需要做進一步的疲勞校核判斷。
  3.1高溫環(huán)境
  需要確認葉片在設(shè)計所容許的溫度范圍內(nèi)的樹脂和粘接膠的熱穩(wěn)定性。如果玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg),熱變形溫度(HDT),或相關(guān)的材料特性,高于年最大溫度至少15攝氏度時,無需做進一步驗證。
  對于所有在局部最大運行溫度下可能變化的結(jié)構(gòu)屬性,均需進一步在給定的最大局部運行溫度下進行測試,至少需要測試如下幾項:
  1)   泡沫的彈性模量和強度;
  2)   層合板纖維方向的壓縮強度(需要確認單向織物最低允許溫度下的90度拉伸模量和強度及失效應(yīng)變;還需確認±45度織物在最低允許溫度下的剪切強度和模量);
  3)   粘接件的連接強度(需要確認典型粘接結(jié)構(gòu)下的剪切性能),包括預(yù)埋螺栓在內(nèi);
  此外,還需考慮層合板的面板粘接強度。
  如果測試結(jié)果顯示,材料屬性在特定的局部運行溫度下發(fā)生了改變,則需要進行進一步的結(jié)構(gòu)校核評估,至少需要包括如下幾項:
  1)  如果泡沫的彈性模量和強度屬性改變,則需重新進行屈曲分析;
  2)  如果纖維方向的壓縮強度改變,則需要重新進行纖維失效分析;
  3)  如果粘接結(jié)構(gòu)的粘接強度改變,包括預(yù)埋螺栓套在內(nèi),則需重新進行粘接粘接失效分析
  需要證明葉片的整體力學性能在局部最大運行溫度下沒有超出設(shè)計容許的最大范圍,從而確保其不會影響載荷的有效性。需要重新評估葉片變形和葉尖凈空。
  3.2低溫環(huán)境
  當溫度低于年最低溫度時,葉片的層合板和粘接膠可能發(fā)生結(jié)構(gòu)性能改變,因此需要通過動態(tài)性能測試(比年最低溫度低10度的條件下測試)進行驗證。
  對于所有在局部最低運行溫度下可能變化的結(jié)構(gòu)屬性,均需在此溫度下進行進一步的測試驗證,至少包括如下幾項:
  1)  泡沫的彈性模量和強度;
  2)  層合板垂直于纖維方向的拉伸強度,σ22,和面內(nèi)剪切強度(需要確認單向織物最低允許溫度下的90度拉伸模量和強度及失效應(yīng)變;還需確認±45度織物在最低允許溫度下的剪切強度和模量);
  3)  粘接結(jié)構(gòu)的粘接強度(需要確認典型粘接結(jié)構(gòu)下的剪切性能),包括預(yù)埋螺栓套;
  4)  塑性材料的脆性。
  此外,還需考慮面板的粘接強度。
  如果測試結(jié)果顯示相應(yīng)的材料屬性發(fā)生變化,需進行進一步的結(jié)構(gòu)校核分析,至少包括如下幾項:
  1)   如果泡沫的彈性和強度發(fā)生改變,需重新進行屈曲分析;
  2)   如果垂直于纖維的拉伸強度或剪切強度改變,則需重新進行纖維間失效分析;
  3)   如果粘接結(jié)構(gòu)的粘接強度發(fā)生改變,包括預(yù)埋螺栓套,則需重新進行粘接失效分析;
  4)   阻尼對載荷的影響
  需要證明葉片的整體力學性能在局部最低運行溫度下沒有超出設(shè)計容許的最大范圍,從而確保其不會影響載荷的有效性。需要重新評估葉片變形和葉尖凈空。

標簽:

葉片 風機
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