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夹层加强结构一般由较薄的、高刚度和高强度的面材夹以较厚的、强度较低的低密度芯材组成。这种结构具有轻质、高比刚度和高比强度等基本优点, 夹芯材料是决定夹芯结构性能的关键, 聚氨酯硬质泡沫塑料作为夹层结构的芯材, 具有较好的力学性能、优良的抗震消振等功能特性优点。本文对复合材料夹层结构加强筋的应用于风电机组的情况进行了探讨。
风电机组机舱罩是罩在风力发电机组最外的一层防护装置，风力发电机组的发电机、变速箱和变流器等核心部件基本都安装在风机机舱罩内，风机机舱罩对于安装在风机机舱罩内的设备起着安全防护作用。由于以往的风力发电机组多采用钢结构加强或者玻璃钢材料加强结构，存在成本高、整体结构重等问题，如何在保证结构强度的情况下降低成本、使整个机舱罩的轻量化同时最大限度的增大机舱内部空间具有研究意义。
本文所用的复合材料加强结构式采用玻璃钢为面板材料，通过一体成型将聚氨酯硬质泡沫采用空腔注入的形式与面板一体成形后得到夹层复合机构。本文就复合材料夹层结构加强筋的开发和应用情况进行了探讨。
1.复合材料加强结构的构造
现有技术中，存在两种方案对机舱罩罩体进行加强：
(1)使用玻璃钢材料制成加强筋，此类仅将玻璃钢材料来制作加强结构，强度提升不足，无法满足高强度的需求，需要通过结构改变，例如将外形整修为弧形等来分散强度，导致机舱罩内部空间无法按照设计需求进行。
(2)将方钢焊接为加强框架，预埋在机舱罩内部复合材料中用作加强筋。此方案制作工艺复杂，首先须将方钢焊接为框架，然后再进行预埋，耗时长。整个制作过程耗材量大，需要大量金属件，价格昂贵。
结合一、二种方法，采用聚氨酯泡沫替代方钢作为填充制作复合材料加强结构，制成结构见图1的加强筋。
2.聚氨酯泡沫塑料制备和性能
加强筋中填充材料聚氨酯硬质泡沫塑料是由异氰酸酯、多元醇化合物和各种助剂经特殊发泡工艺制作而成。各组份均匀混合后,在催化剂的作用下,异氰酸酯和多元醇化合物发生聚合反应并伴有熔体粘度剧增现象;同时因物理发泡或化学发泡而产生气泡,气泡在泡沫稳定剂的帮助下封闭于聚合物内,从而形成泡沫塑料。
泡沫塑料的成型机理较为复杂,从泡沫塑料泡体的形成过程来看,发泡过程可分为3个基本阶段:熔体中气泡成核、泡核膨胀长大和泡体固化定形。泡沫塑料成型过程中,只有当熔体凝胶速度和发泡速度匹配协调时才能得到优质的产品,而这主要由催化剂调节,发泡材料组份和发泡工艺参数对此也有重要影响。
