[发明专利]共固化阻尼穿孔型抑颤结构的风力机叶片及其制作方法

权利要求书

1.一种共固化阻尼穿孔型抑颤结构的风力机叶片，包括叶片本体(1)、腹板(2)；所述叶片本体(1)包括外层蒙皮(11)、内层蒙皮(12)；其特征在于：所述叶片本体(1)上相应主阶模态下的振峰周围设有矩形阻尼层(13)、圆形树脂钉(14)；其中，矩形阻尼层(13)铺设于外层蒙皮(11)和内层蒙皮(12)之间；矩形阻尼层(13)的表面开设有若干个内外贯通的圆形穿孔(15)；各个圆形穿孔(15)的直径均一致，且各个圆形穿孔(15)等距排列形成穿孔阵列；圆形树脂钉(14)的数目与圆形穿孔(15)的数目一致；各个圆形树脂钉(14)一一对应地嵌设于各个圆形穿孔(15)的内腔，且各个圆形树脂钉(14)的厚度均与矩形阻尼层(13)的厚度一致；各个圆形树脂钉(14)的两端端面均分别与外层蒙皮(11)和内层蒙皮(12)固结为一体；

所述矩形阻尼层(13)的面积占比满足如下条件：

上式中：δ(D,S)表示矩形阻尼层的面积占比；L₁表示矩形阻尼层的长度；L₂表示矩形阻尼层的宽度；D表示各个圆形穿孔的直径；S表示相邻两个圆形穿孔的孔距；

所述矩形阻尼层(13)的材料为阻尼粘弹材料或阻尼合金；

具体制备方法如下：

步骤A：在叶片模具上铺设外层蒙皮布层，然后在外层蒙皮布层的内表面铺设一定数目的外层复合材料层，外层蒙皮布层和外层复合材料层由此共同构成叶片本体(1)中外层蒙皮(11)的上半部，同时铺设真空灌注系统；

步骤B：选取矩形阻尼层(13)，然后利用立式钻床在矩形阻尼层(13)的表面钻设若干个内外贯通的圆形穿孔(15)；各个圆形穿孔(15)的直径均一致，且各个圆形穿孔(15)等距排列形成穿孔阵列；将矩形阻尼层(13)铺设于外层复合材料层的内表面的特定区域，该特定区域是指叶片本体(1)上相应主阶模态下的振峰周围；

步骤C：在外层复合材料层的内表面和矩形阻尼层(13)的内表面铺设内层复合材料层，然后在内层复合材料层的内表面铺设内层蒙皮布层，内层蒙皮布层和内层复合材料层由此共同构成叶片本体(1)中内层蒙皮(12)的上半部，同时将真空灌注系统铺设完整；

步骤D：利用真空灌注系统向外层复合材料层和内层蒙皮布层之间注入树脂，树脂由此进入矩形阻尼层(13)上的各个圆形穿孔(15)的内腔；

步骤E：在一定条件下使树脂固化，由此使得各个圆形穿孔(15)的内腔均形成一个圆形树脂钉(14)；此时，在上述特定区域，各个圆形树脂钉(14)的两端端面均分别与外层复合材料层和内层复合材料层固结为一体；外层蒙皮(11)的上半部、内层蒙皮(12)的上半部、矩形阻尼层(13)、各个圆形树脂钉(14)由此共同构成叶片本体(1)的上半部；

步骤F：重复步骤A～E，制得叶片本体(1)的下半部；

步骤G：选取腹板(2)，然后将腹板(2)粘贴于叶片本体(1)的下半部，再将叶片本体(1)的上半部、腹板(2)、叶片本体(1)的下半部进行合模并固化，由此制得风力机叶片，最后对风力机叶片进行后处理。

2.根据权利要求1所述的共固化阻尼穿孔型抑颤结构的风力机叶片，其特征在于：所述步骤A中，外层复合材料层是由不同方向并以非规则顺序的单纤维层以一定角度非均衡铺设而成，并辅以胶粘剂；铺层角度在0°、±45°、90°之间选择，且遵从±45°复合材料层成组成对铺设原则；在铺设叶根处时，在后缘靠近叶根部铺设附加的增强层以提高抗弯性能。

3.根据权利要求1所述的共固化阻尼穿孔型抑颤结构的风力机叶片，其特征在于：所述步骤C中，内层复合材料层是由不同方向并以非规则顺序的单纤维层以一定角度非均衡铺设而成，并辅以胶粘剂；铺层角度在0°、±45°、90°之间选择，且遵从±45°复合材料层成组成对铺设原则；在铺设叶根处时，在后缘靠近叶根部铺设附加的增强层以提高抗弯性能。

4.根据权利要求1所述的共固化阻尼穿孔型抑颤结构的风力机叶片，其特征在于：所述步骤B中，各个圆形穿孔(15)的直径和相邻两个圆形穿孔(15)的孔距是通过建立遗传算法模型，并对遗传算法模型进行仿真优化确定的。