材料期刊网，材料期刊，材料类期刊，材料期刊投稿

风力机在工作过程中,风机叶片要承受强大的风载荷、气体冲刷、砂石粒子冲击、紫外线照射等外界作用.为了提高复合材料叶片的栽荷、耐腐蚀和耐冲刷等性能,必须对树脂基体系统进行精心设计和改进,采用性能优异的环氧树脂,改善玻璃纤维/树脂界面的粘结性能,提高叶片的承载能力,扩大玻璃纤维在大型叶片中的应用范围.通过对新型环氧树脂的研究和对传统叶片工艺的创新,研究结果表明复合材料叶片可以达到在恶劣工作环境中长期使用的性能.

关键词: 风力机 , 叶片 , 环氧树脂 , 玻璃纤维 , 工艺 , 性能

1.5MW风机叶片模具加热工艺研究与技术创新

冯消冰 , 王伟

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.03.017

在大型风力机复合材料叶片的生产过程中,模具起着至关重要的作用.为了满足风力机复合材料叶片生产的关键工艺要求,采用新型的复合材料叶片模具作为核心工艺装备成为必备条件.通过对复合材料叶片模具的制作工艺研究和技术创新,使得新型模具完全满足了大型风机复合材料叶片生产的所有工艺需求.其中,模具的加热方式采用水(油)加热或电加热,要求所产生的热量可以均匀地传递到模具复合材料型面上,并达到产品叶片固化所需的温度.

关键词: 风力机 , 叶片 , 模具 , 加热 , 工艺 , 技术

2MW风机叶片梁帽与腹板的强度优化设计

冯消冰 , 孙树立

合成材料老化与应用

近年来,遗传算法发展成为一种比较普及的优化算法,遗传算法的主要特点是:稳定性好、通用性强、全局收敛性较优.在本篇论文中,比较详细地描述了遗传算法的优化机理,而且在大型风机复合材料叶片的梁帽与腹板的强度优化设计中应用了遗传算法的优化机理.考虑到层压板的结构参数具有离散型特征,所以在复合材料层压板结构优化设计中应用遗传算法时,适宜地提出了整数编码策略,使用整数编码策略来进行复合材料层压结构的遗传算法优化设计.所谓整数编码,即复合材料层压结构的参数用整数来表征.使用整数编码策略的主要优点有:直观、方便、遗传算法的交叉、变异操作比较容易地进行.在此之外,还构造了适应度函数以用于遗传算法,最终达到了叶片梁帽和腹板结构强度优化的目标.本论文展示了基于遗传算法的大型风机复合材料叶片梁帽与腹板的强度优化设计的诸多优势.想要进行强度优化设计,首先要深入理解力学原理,同时也要掌握数值计算方法.在深入了解单层复合材料与叠层复合材料的弹性理论基础,以及在仔细研究改进的遗传算法优化理论基础之上,设定了一定的铺层规则,仅将工程中常用的四种角度作为限定的铺层角度,应用遗传算法对2MW风机复合材料叶片的梁帽和腹板进行了强度优化设计.本文的最后计算结果表明,由于遗传算法在处理离散型问题方面的特有优势,故在2MW风机叶片的梁帽和腹板的强度优化设计中,使用遗传算法进行强度优化设计是可行和可信的.

关键词: 层压板 , 铺层设计 , 遗传算法 , 叶片 , 梁帽 , 腹板 , 强度优化设计

基于遗传算法的层压板强度优化设计

冯消冰 , 黄海 , 王伟 , 张浩东

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.03.002

本文的主要目的是研究遗传算法的优化机理并将遗传算法应用到复合材料层压板铺层的优化设计中.在深入理解力学原理,熟悉掌握数值计算方法的基础上对层压板进行强度优化设计.因此,在深入研究单层复合材料以及叠层复合材料的弹性特征理论基础和改进的遗传算法优化理论之后,针对复合材料层压结构遗传算法优化设计中层压结构参数具有离散型的特点,提出了适合复合材料层压结构遗传算法优化设计的整数编码策略,以整数来表征层压结构参数,这种编码方式简单直观、使用方便、易于进行遗传算法的交叉及变异操作.在分析层压结构强度的基础上,针对结构强度优化的目标构造了可用于遗传算法的适应度函数.同时参考了一定的铺层规则,在铺层角度限制为工程中常用的四种角度的前提下,应用遗传算法对层压板进行了铺层优化设计.设计结果表明,由于遗传算法特有的处理离散型问题的优势,在层压板铺层的优化设计中应用遗传算法是可行和可信的.

关键词: 层压板 , 铺层设计 , 遗传算法 , 优化设计

环境对碳纤维增强基复合材料的影响及其防护措施

冯消冰 , 吴任东 , 袁朝龙 , 焦玮

合成材料老化与应用

在航空、航天、建筑工程、汽车、医疗、体育等各个领域中,碳纤维复合材料作为一种先进复合材料,已经得到了广泛应用.在碳纤维复合材料的各类工程应用中,其不可避免地会受到严寒、酷热、湿热等周围环境的影响.碳纤维复合材料在不同应用环境下,温度、湿度的差异对碳纤维复合材料的可靠性提出了更高的要求.温度的变化会造成层间内应力的改变以及组分性能的差异.本文研究碳纤维复合材料的吸湿规律,阐述其破坏的机理,使碳纤维复合材料在工程应用中发挥出更大的作用.另外,由于碳具有较好的导电性,并具有较高的电位,碳纤维复合材料在一般环境中呈惰性,显示贵金属的特性,电位较高,所以与金属材料连接时,都起阴极作用,会加速金属的腐蚀,可以通过一定的防护手段来解决这个问题.

关键词: 碳纤维 , 湿热 , 高低温 , 腐蚀 , 防护

某大型风力机复合材料叶片的有限元分析?

冯消冰 , 孙树立 , 周甜

合成材料老化与应用

复合材料是一种比强度和比模量均较高的材料，通过铺层角的优化设计，在一定范围内还可以改变其性能，提高其承载能力。复合材料已在大型风机叶片结构设计中获得成功应用。叶片是风力机受力最为复杂的部件，也是最重要的部件之一。风力机想要获得较高的风能利用系数和较大的经济效益，其基础就是设计良好的叶片。近年从全球风力发电的现状和趋势来看，风电装机容量逐年上升，其根本原因就在于风力发电所具有的环保性和可再生性，因此风力发电还有巨大的发展空间。本文结合叶片的工作特性对某大型风机复合材料叶片进行了有限元分析，为保证风机叶片结构设计的可靠性及经济性提供了依据。

关键词: 有限元分析 , 风力发电机 , 叶片 , 复合材料

大型风机复合材料叶片铺层优化设计

冯消冰 , 黄海 , 王伟

玻璃钢/复合材料

本文的主要研究内容是基于遗传算法对大型风机复合材料叶片进行铺层优化设计,对其进行优化设计必须建立在深入理解力学原理,熟悉掌握数值计算方法的基础上.因此,在深入研究单层复合材料以及叠层复合材料的弹性特征理论基础和改进的遗传算法优化理论之后,参考了一定的铺层规则,在铺层角度限制为工程中常用的四种角度的前提下,应用遗传算法对大型风机复合材料叶片进行了铺层优化设计.设计结果表明,由于遗传算法特有的处理离散型问题的优势,在叶片铺层的优化设计中应用遗传算法是可行和可信的.

关键词: 风力机 , 叶片 , 层压板 , 铺层设计 , 遗传算法 , 优化设计

直接蒸发式冰蓄冷空调的蓄冰槽融冰强化换热

肖睿 , 何世辉 , 杜艳利 , 黄冲 , 冯自平 , 国德防 , 崔昌学 , 杜光林

工程热物理学报

现有的直接蒸发式冰蓄冷空调蓄冰槽内在融冰运行时都存在不利于传热的较大垂直温差.本文通过在蓄冰槽中下部位置处设置水平交叉盘管,使蓄冰槽内的坚直冰柱易于断裂,从而改善槽内自然对流条件,达到强化换热的目的.实验表明,水半盘管的布置明显减小了蓄冰槽内在融冰过程中的上下层温差,传热过程得到强化,融冰速度加快,制冷系统的COP也相应得到提高.

关键词: 直接蒸发 , 冰蓄冷 , 蓄冰槽 , 水甲盘管 , 强化传热

PMI 泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术研究

赵锐霞 , 尹亮 , 潘玲英

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.04.014

对PMI泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术进行了研究,通过对玻璃钢面板及其泡沫夹层结构性能、面板成型、泡沫热成形、泡沫拼接、玻璃钢泡沫夹层结构成型及无损检测等技术研究,确定了玻璃钢外面板、预先固化,然后与泡沫等复合组装,最后铺覆内面板,整体进罐固化的成型工艺.结果表明,玻璃钢面板纵、横向拉伸强度为602、593MPa,模量为26.0、27.2 GPa,满足设计强度≥350MPa、模量≥25GPa的要求；玻璃钢/PMI泡沫夹层结构泡沫密度为(110±10)kg/m3,厚度28mm,纵、横向侧压强度为32.9、30.5MPa、模量为2.31、2.38GPa,满足设计指标侧压强度≥25MPa、模量≥2.0GPa的要求,采用玻璃钢/PMI 泡沫夹层结构分步固化成型工艺研制的首件新型号整流罩冯卡门锥段,满足设计使用要求.

关键词: 泡沫夹层结构 , 冯卡门锥段 , 成型技术