風電應用(四)結構設計3
3、案例:材料的革新――竹層積材
(1)設計前提:新材料的引入
在進行葉片設計的過程中,材料的選擇對于降低成本,提高性價比是很重要的步驟。由于傳統的設計過程步只考慮葉片形狀設計,卻忽略了葉片形狀設計給結構設計和造價上帶來的困難,因而不得不采用性能優良但價格昂貴的碳纖維作為主要材料。
碳纖維昂貴的價格和目前的供應不足不利于葉片結構設計小化成本的優化目標,研究人員已經開始探討關于碳-玻璃混合纖維(Carbon Glass fiber hybrid)的可能性,除了廣泛采用的碳纖維和玻璃鋼葉片,天然木材也是可選材料。
目前上有幾千片兆瓦級木質復合材料葉片(以下簡稱木質葉片)正在運轉,且工作情況良好。木質葉片生產工業于1986年由Jim Platts在英國懷特島創,1993年NEG Micon次在兆瓦級風機中使用,2004年Vestas開始使用。據不飽和樹脂網(www.upr-e.cn)專家介紹,木質葉片除了體現出佳的重量價格比與能耗產出比之外,木質葉片生產技術還降低了生產設備費用和人工費用,提高了生產速度,降低了生產能耗,提高了生產中工人的健康與安全因素。由于使用復合材料比例較小,木質葉片對石油價格浮動的依賴性也相對較小。
目前木質葉片所選用的木材主要是芬蘭樺木(Finland Birch);而全唯一比芬蘭樺木更適合做葉片原材料的植物是的竹材(Bamboo)。相對于木材,竹材擁有更好的結構性能與更快的生長速度,而且竹材是我國的優勢資源,在我國產量充足,這將進一步降低葉片的價格并提高結構性能。通過與國際竹藤網絡中心合作研究竹材力學性能、疲勞性能、干燥及粘合性能,我們進一步開發了以竹復合板材為主要結構體的葉片制造工藝。本案例即以竹材的引入作為結構優先設計的前提。
(1)設計前提:新材料的引入
在進行葉片設計的過程中,材料的選擇對于降低成本,提高性價比是很重要的步驟。由于傳統的設計過程步只考慮葉片形狀設計,卻忽略了葉片形狀設計給結構設計和造價上帶來的困難,因而不得不采用性能優良但價格昂貴的碳纖維作為主要材料。
碳纖維昂貴的價格和目前的供應不足不利于葉片結構設計小化成本的優化目標,研究人員已經開始探討關于碳-玻璃混合纖維(Carbon Glass fiber hybrid)的可能性,除了廣泛采用的碳纖維和玻璃鋼葉片,天然木材也是可選材料。
目前上有幾千片兆瓦級木質復合材料葉片(以下簡稱木質葉片)正在運轉,且工作情況良好。木質葉片生產工業于1986年由Jim Platts在英國懷特島創,1993年NEG Micon次在兆瓦級風機中使用,2004年Vestas開始使用。據不飽和樹脂網(www.upr-e.cn)專家介紹,木質葉片除了體現出佳的重量價格比與能耗產出比之外,木質葉片生產技術還降低了生產設備費用和人工費用,提高了生產速度,降低了生產能耗,提高了生產中工人的健康與安全因素。由于使用復合材料比例較小,木質葉片對石油價格浮動的依賴性也相對較小。
目前木質葉片所選用的木材主要是芬蘭樺木(Finland Birch);而全唯一比芬蘭樺木更適合做葉片原材料的植物是的竹材(Bamboo)。相對于木材,竹材擁有更好的結構性能與更快的生長速度,而且竹材是我國的優勢資源,在我國產量充足,這將進一步降低葉片的價格并提高結構性能。通過與國際竹藤網絡中心合作研究竹材力學性能、疲勞性能、干燥及粘合性能,我們進一步開發了以竹復合板材為主要結構體的葉片制造工藝。本案例即以竹材的引入作為結構優先設計的前提。










































