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铱玛检测(上海)复合材料技术总监Jen Ridzewski:《复材测试技术的发展及其在叶片设计和验证中的应用》

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-12   来源:东方风力发电网  浏览次数:1372
核心提示:2019年4月11—12日,第五届中国国际风电复合料高峰论坛(CWPC2019)于中国重庆隆重召开。在大会专题二:精雕细琢 巧夺天工——“智能设计、智慧制造”中,铱玛检测技术(上海)有限公司复合材料技术总监Jen Ridzewski做了题目为《复材测试技术的发展及其在叶片设计和验证中的应用》的精彩演讲。
  2019年4月11—12日,第五届中国国际风电复合料高峰论坛(CWPC2019)于中国重庆隆重召开。在大会专题二:精雕细琢 巧夺天工——“智能设计、智慧制造”中,铱玛检测技术(上海)有限公司复合材料技术总监Jen  Ridzewski做了题目为《复材测试技术的发展及其在叶片设计和验证中的应用》的精彩演讲。
 
  以下为演讲实录:


  
  我首先从IMA公司开始介绍,IMA位于德国,是一个独立的提供全面的测试服务的公司,为所有行业提供测试服务。是从测试的设计,测试准则的设计。包括我们也研发测试方面的软件,也测试塑料方面的内容,包括风电叶片,包括医疗产品仿真,首先是疲劳测试准则,对工业4.0的系统研发软件。
 
  这是复合材料包括全尺寸的测试,最大是40米,而我们测试主要是针对的研究,还包括了对风机健康的监测系统,这是我们的一个理念。你们可能有所了解,有一些嘉宾也提到过类似内容,这不是我们的想法,而是我们的一个理念和哲学所在,我们想要帮助我们的客户沿着这个测试金字塔,能够接受各种各样不同形势的测试,包括了在软件的仿真测试,我们可以测试它的结构,我们还可以进行一个热效能的测试,还可以进行其他测试。最后还可以跟客户一起进行测试,针对所有行业,测试汽车、火车,测试过A380的客机,测试的范围是非常广泛的。
 
  行业挑战在哪里?在我看来,我们材料供应商都在不断尝试提高自己的产品性能,但是我们要问什么是不足之处?如果使用测试方法,在材料测试和风能真正性能表现没有直接的联系。产品制造技术的影响,我们有不同的缺陷测试,包括纤维方向的准确性、产品质量、缺陷或者波动方面的测试,这些都会产生影响。
 
  在测试理念或者测试金字塔理念中,这是一种很好的方式,我们会从一个基础的开始,可以获得更多的信息,从金字塔的底层和部件和结构件测试开始,这样更有效,大家可能会往往忽视。包括叶片制作中所使用材料的动态疲劳性能并没有予以评估。结论就是如果当我们在叶片测试过程中发现一些不可预期失效,无法明确到底是什么原因,我们缺乏足够的信息,我们还能做什么呢?首先,我们需要建立一个综合静态材料测试的数据库,其中包括标准状态,不同温度及湿度条件下的测试数据。作为制造商来说也可以参与其中,其次需要通过测试定义以下影响,来自与纤维方向、缺陷或气泡、材料和波动范围、编织角度、固化过程中的其他缺陷。
 
  我们应该建立在动态疲劳载荷下的材料数据库,包括层压制品、胶黏剂,泡沫或夹心材料。测试结构件的疲劳性能,比如说叶根件,连接件,三明治结构件。从部件测试再到全方位的测试,应该使用不同类型的无损检测的方式,我觉得结构是非常重要,应该更多进行无损的测试。
 
  测试金字塔的底层,是一个材料测试,包括面内剪切测试,压缩测试,疲劳测试,断裂的韧性测试。首先是面内剪切测试,剪切的缺口测试,包括扁平测试,还有一个是IMA检测测试,我们制定出了新的方面。最初的一个方面在我们看来,是有一些不足的。比如说在不需要进行扭转的情况下,做这个样是有困难的。如果你阅读了这个测试,那么你会看到你的测试相比正常的情况下会高出10%。但是也没有人会使用这样的信息,对于我们测试实验室来说,也是我们研制出新测试工装的一个动机吧。我们希望明年你们可以从德国公司购买测试的工装,或者从德国公司购买测试包或者方案。包括对于我们新的测试包,测试工装,我们可以用混合的加载,不光是剪切力,还包括其他方面,使用混合的加载,能够测试更高荷载的要求。还可以样品非测试方向的变形和扭转,这一点是很重要的。
 
  我们已经将新的测试方案进行一个有效性的校度测试,这个过程需要半年到两年的时间。将测试实验室内部结果和外部结果进行比较的时候,可以看到第一个新的结构,希望能够向之前的测试结果方案一样的结果。在这种情况下,我们会获得更好的结果,并不是每次测试结果都是一样的,只是一个例子。
 
  同样压力的测试,压力测试的同时,可以从公司方面进行购买,这是一个压缩测试的工装,最大的载荷可以从150牵牛到1000牵牛。不仅可以测试一个标准的材料件,还可以测试结构件的压缩。你也可以测试三明治的结构都可以,比如进行拉挤板材的设计,还可以进行有缺口样品和无缺口样品的测试,进行1—3次的测试之后,可以完成所有载荷的测试,而整个测试的范围很广,这就是我想要强调的。适用样品的厚度可以从1毫米—40毫米,有很多断裂形式,一个黏合度很低,同时低弯曲度会造成影响。
 
  下面举一个例子,1000牵牛压缩工装的测试,可以测试的工装参数,最大的载荷,夹具的重量是一吨重,需要千斤顶或者专门的设备。除此之外要进行一个补偿。最终目的要对中,最后获得了这样的弯曲,是低于3%的。疲劳测试可以肯定,大家都非常了解这张图了,样品的研发实际上是在12年前了,这是我们专门针对单向的材料疲劳进行测试,我们进行了长期的特殊尺寸的开发。非常自豪的是,我看出这样样本的时候,很多实验室都在使用我们这个测试样本,我感到很骄傲。我们在这个过程中,已经测试过五千个样本了,不一定再要介绍我们研发样本的目的,就像压力测试一样,在使用越来越多的三明治或者是不同厚度,我们需要的是更厚的一个横截面进行疲劳测试。我们可以测试样本,有一个最大的五毫米的信号传递,在压缩过程中,避免出现横向弯曲,而且使用了抗弯装置ABD,侧测的过程使用了别的使用,可以确保最终结果是能够交付一个真正有效的测试结果给客户。
 
  单向材料的疲劳测试,失效形式的分析。断裂的韧性测试,不是一个新东西了,对我们来说,能够将力学测试,与此同时要考虑到测试环境的温度和湿度,而且我们也使用了相应测试标准,也可以使用额外的一些方法,意味着我们拥有通过认证测量方法来得到高精度,低成本的计算。而整个解决方案非常成功,可以非常高效的进行一个计算,可以决定材料的物理特性,以及它可能会出现断裂拓展的速度。
 
  最后介绍一个新的案例,使用断裂测试进行一个疲劳测试,左手的图片就像是一个曲线,必须要决定动态裂纹拓展的速度,而在右手边可以看到确定动态裂纹扩展速度,意味着在断裂韧性方面,有一些扩展速度是存在的。
 
  下面有一些总结性的发言,我们研发新的测试方法,我们的职责、理念、责任就是去研发新的测试方法,如果我们研发出来之后。我们进行解释,使用一个非常复杂的方法来明确这种方法的有效性,这个过程中,获得了来自不同机构的认证,获得来自DAkks认证,这对于测试实验室来说应该是最低的要求了。证明了它的有效性之后,所有的测试结果都会得到确认,这是很重要的。对于疲劳测试的唯一的例子,就是在德国我们只有两个测试实验室进行授权和认证。
 
  如果你有测试结果,从部件测试中获得的结果,应该把数据收集在数据管理系统中,我们谈到人工智能和虚拟测试,这个过程中需要的是信息。我的梦想是在未来将会有更多仿真测试,你需要有工具,IMA也能够提供这样的工具,这就是未来的一个方向。
 
  简单的总结一下,首先我尝试去解释一种新的材料测试的方法,通过这种新的材料测试的方法,可以做出贡献,能够提供更准确的材料特性的报告,能够作为一个成功的风业开发的组成部分。下面看一个短视频,这是对样本进行固定,很容易就进行了规模化的扩大,这是一个很高的载荷,你需要更多的参数设计。非常感谢大家的聆听,这就是我的发言,谢谢大家。
 
  (发言由现场速记整理,未经本人审阅)
 
 
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