[发明专利]一种具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构

说明书

本发明提供了一种具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构，所述芯材结构包括芯材本体以及设置在芯材本体上呈离散分布的多条切割缝和多个斜置通孔，所述多条切割缝和所述多个斜置通孔沿叶片弦向交替分布，所述多条切割缝平面垂直于叶片表面的同时平行于叶片展向。通过合理配置切割缝和斜置通孔的几何参数可以有针对性地、选择性地提高灌注树脂后芯材的力学性能和芯材与面板的抗剥离性能。在有效提升芯材灌注效率的同时尽量降低芯材的吸胶量，从而减小芯材重量并降低成本，同时提升灌注芯材的随形性。

技术领域

本发明属于一种复合材料结构设计技术领域，具体涉及一种具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构。

背景技术

近年来，风能得到前所未有的重视，风力发电是风能利用的主要形式，风力发电占总发电量的比例快速提升。风力机的叶片是捕获风能最主要的部件，而拥有良好设计和稳定质量的叶片是风力机稳定发电和安全运行的重要保障。随着风力机单机功率的增大，风电叶片的长度也随之增大，这对叶片的强度、刚度和抗屈曲能力提出了更高的要求，需要性能更优越的材料和结构来满足叶片大型化的要求。

现有技术中均在通过优化单一几何特性的芯材加工构型上来提高夹芯结构性能。但是在单一几何特征的芯材加工构型上，会导致采用某一性能相关技术必然要忽略对其他性能的提成，且性能提升有限，力学参数和性能提升单一，导致芯材内部空间不能被高效利用。

中国专利CN201911223864.9公开了一种一体化泡沫夹层结构及其增强方法，该发明的增强方法仅在芯材上加工倾斜角度为-90度～90度的圆柱形通孔，夹层板灌注成型时形成树脂柱提升了夹芯结构的刚度和强度性能。但是性能提升种类单一，虽然对面板/芯子界面强度有有限提升，却不能灵活的调配树脂对各性能贡献的配比。中国专利CN202121155958.X公开了一种风力发电机叶片PVC泡沫芯材，该发明亦采用单一几何特征加工构型，即在芯材上下两侧开纵横交错的V形沟槽，虽然优化了树脂输注效率和芯材的随形性但是灌注芯材树脂体积占比会因此提高，不利于夹芯结构轻质化以及降低成本。中国专利CN202011312660.5公开了一种风力发电叶片芯材及其加工方法，该发明采用了开接近于芯材厚度的V型深槽的芯材加工构型，极大地提高了芯材的随形性和树脂灌注效率，但角度较大的V形开槽亦会造成树脂质量含量过高，而角度限制过小又会增加工艺难度，影响生产效率。中国专利CN201910164986.9公开了一种用于芯材表面切割开槽打孔加工的结构，该方案是在芯材表面切沿产品曲面展向的单向深槽，以及在上下表面切沿产品曲面弦向的单向浅槽，利用结构新材本身的开槽进行自导流快速从灌注区域向四周扩散浸润，短时间内完成整个产品的灌注相对于传统方式免除了大量导流辅材的使用，但是力学性能提升有限，力学参数和性能提升单一。中国专利CN201910966203.9提出了一种阶梯孔型Z向增强芯材的加工方法，该发明通过提出新的加工技术对芯材加工±45度～±60度的倾斜通孔提高了芯材的Z向抗压性能以及剪切性能，芯材力学性能获得提升的同时也对面板/芯材界面强度起到正向作用。

因此，需提供一种具有组合型几何特征的芯材加工构型以满足叶片大型化的要求。

发明内容

为了解决现有芯材的构型无法满足叶片大型化的问题。本发明目的在于提供一种具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构，所述芯材结构包括芯材本体以及设置在芯材本体上呈离散分布的多条切割缝和多个斜置通孔，所述多条切割缝和所述多个斜置通孔沿叶片弦向交替分布，所述多条切割缝平面垂直于叶片表面的同时平行于叶片展向。

本发明所提供的具有组合型几何特征的风力机叶片芯材结构，具有这样的特征，所述多条切割缝包括多条全厚度切割缝和多条部分厚度切割缝，所述多个斜置通孔包括多个两端为锥形斜置通孔的锥形斜置通孔以及多个柱形斜置通孔，柱形斜置通孔轴线方向与芯材本体上下表面的夹角大小为30度到150度。