CWPC2024：重慶華司特檢測技術有限公司技術負責人曾建軍發表《風電復合材料拉擠板材測試要點及挑戰》的演講

各位下午好，我今天分享的題目是：風電復合材料拉擠板材測試要點及挑戰。

我主要從3個方面進行分享：

1、制樣要點

大家知道復合材料拉擠板材測試當中制樣占到了非常大的比重，首先我們是從制樣開始探討。對于拉擠板材本體靜態性能測試，我們這里梳理了一下需要粘貼加強片的占一半以上，壓縮加強片粘貼又是最難的項目。加強片作用，加強片作為力學性能測試過程中，起到保護樣品本體免受應力集中帶來的破壞。遇到的問題點：壓縮測試時，試樣容易因試樣厚度不均，發生失穩導致異常斷裂。解決措施：粘貼后樣品整體厚度誤差需要控制在較小范圍內，對粘貼工裝和人員操作提出很高要求。

（圖示）這是我們改進后的粘貼工裝，我們需要將改進后的工裝重新制樣，樣品的厚度均勻性需要控制在一個非常小的范圍之內。右下角的圖片是我們將一組壓縮試樣，每一組測試10個點的厚度離散，大家看到這個離散是在一個非常小的范圍內波動。

關于樣品加工同樣重要，樣品直線度的保證，我們的方案是使用精密數控加工中心加工試樣，加工精度可控制在±0.02mm內。加工厚度均勻性，在風電0度拉伸和0度壓縮測試過程中，大家都知道多數情況都是要加工成2毫米厚的板材，所以說試樣厚度均勻性對于測試數據離散非常重要。而且拉擠板材纖維在里面分布也不是特別均勻，所以說在加工薄板的時候板材也會發生彎曲變形情況，我們方案是采用高精度平面加工模床和開放的真空吸盤工裝，確保樣品加工的厚度精度控制在±0.01mm以內。

以上是針對制樣的探討，接下來是復合材料測試。

2、測試要點

在測試這里，我這里選取了幾個重要的項目來進行分享，首先是模量測試?，F在隨著葉片大型化追求的極致，模量的提升對葉片的設計取得關鍵性的因素。模量如果提升1點，葉片廠就會設計出來下一個葉型，所以對于模量測試準確性保證是非常重要。

我從3個方面進行分享：

引伸計夾持方式，常規測試普通樣品的表面不是特別光滑，影響沒有那么大。但如果用免脫碳板和免脫玻板進行測試時，使用夾持方式固定試樣，面比較光滑的試樣，用橡皮筋固定引伸計，可減少引伸計打滑的情況，這是一個細節。

設備同軸度的校驗，大家都知道設備同軸度有很多標準，美標、國標，要求都不一樣。但我們現在風電方面測試基本上都是要嚴格按照美標1102的標準進行校驗，同軸度要求小于5%以內。

試樣對中，我們使用傳統L形對軸工裝，這個工裝缺點是在試樣時對沖性無法得到精確的保證，所以使用改進后新型磁吸對中工裝，增加試樣寬度對中精度。

壓縮測試的分享，壓縮測試在我們復合材料拉擠板材本體測試里是最難的，也是比較重要的一個項目。而且在我們前輩從開始，在以前經驗當中發展出了很多工裝。最左邊是3410剪切工裝，再到中間端部加載工裝，再到混合加載工裝。我們現在測試拉擠板材壓縮過程中就發現，這幾種工裝測試的強度值都會偏低，沒有辦法正確的表征拉擠板材真實的壓縮性能，所以我們后面才使用改進后的混合加載工裝，這個工裝優點就是我們在夾持力方面可以自由調節，也可以很好控制。

我們看一下做的實驗，針對于幾種工裝在測試單軸向織物的表現，我們使用混合加載（改進型）工裝相比剪切加載工裝，壓縮強度提升了至少20%以上?；谝郧暗膶嶒?，我們華司特也對碳拉擠板壓縮性能首要選取了改進后的混合加載工裝，這個工裝測試結果顯示壓縮強度達1600MPa，特征值達到1400MPa（根據DNV.GL-ST-0376標準）。

針對碳板拉拉疲勞測試探討，大家知道碳板拉伸強度達到2200MPa以上，因強度太高測試疲勞時，容易出現抽芯現象，導致疲勞性能數據偏低。我們改進的方案是在板材表面增加一個保護層，增加保護層我們測試驗證后試樣破壞模式就比較正常。右邊圖片就比較明顯，兩個對照起來。通過真空灌注在碳板表面增加保護層，碳板真空灌注后疲勞測試試樣斷裂正常。

針對拉壓疲勞和壓壓疲勞的探討，大家都知道碳板特點是模量高，剛性比較大，在我們測試壓向疲勞時最容易發生的是試樣失穩，帶來測試時斷裂不正常的破壞?；诖?，我們也自主設計開發了防失穩工裝和對中工裝，保證每根試樣安裝一致性。緩沖墊材質和厚度選擇也很關鍵。試樣溫升控制，試樣溫度太高會加速界面的破壞，保持試樣溫度升高不超過測試環境溫度10℃。

我們華司特也對碳板的拉壓疲勞、壓壓疲勞測試數據進行了分析，我們測試M值基本上在35以上，相關系數R值也是大于9?；诖?，我們測試疲勞離散度還是在比較小的范圍之內。

通過剛才幾個測試項目的探討做一個小結，針對于模量測試幾個點：

（1）模量測試：引伸計選取，設備同軸度、試樣對中性。

（2）壓縮測試：試樣均勻性和一致性，壓縮工裝，加載方式。

（3）拉-拉疲勞：特別關注灌注和未灌注的差異，失效模式是否在正常范圍之內。

（4）拉壓和壓壓疲勞：對于碳板相對玻板更容易發生試樣失穩的情況，然后就是試樣發熱問題需要特別關注。

以上是關于制樣和測試的分享。

3、公司概況

接下來，請允許我對華司特做一個簡要的介紹。重慶華司特檢測技術有限公司是由重慶大渡口政府基金和員工團隊投資的一家專注于復合材料檢測第三方公司?？偛课挥谥貞c市大渡口區，成立于2022年， 在重慶、 江蘇各設有1個實驗室。主要從事纖維、織物及復合材料和相關產品的測試與分析、 技術咨詢服務。公司團隊在2023年取得了CMA、CNAS及DNV的實驗室資質。公司業務范圍主要針對于芯材和硬質泡沫塑料性能測試，還有纖維、織物和復合材料的物理性能及力學性能測試項目。樹脂、膠粘劑的性能測試。除此之外，我們公司也是對部件測試進行開展當中，同時我們在之前也是跟M公司進行了關于纖維織物、灌注、性能測試很多方面的合作，所以我們在復合材料測試方面經驗還是比較豐富的。

（圖示）這些是我們配置的關于制樣、加工、粘貼一些工裝的圖片。

我們在重慶實驗室、鹽城實驗室都有布置疲勞試驗機，左邊是重慶實驗室的，還有右邊全部是鹽城實驗室的圖片。公司靜態力值測試范圍從1000牛到2500牛，測試溫度范圍從負50到正300攝氏度。

以上是我的分享，這里有公司的聯系電話和微信，有需要可以隨時聯系，謝謝大家！