复合材料三明治风机叶片安全结构之制造及量测-中华科技大学.PDF

Journal of China University of Science and Technology Vol.64-2015.10 複合材料三明治風機葉片安全結構之製造及量測 Fabrication and Testing of Composite Sandwich Wind Turbine Blade Security Structures 1 2 3 4 張瑞榮 陳盈君 夏聖洋 吳豐宇 R. R. Chang1 2 3 4 、F.Y Wu 、S.Y Jia and Y.J. Chen 1 中華科技大學機械工程學系暨機電光研究所 教授 2-4 中華科技大學機械工程學系暨機電光研究所 研究生 Email:chang@.tw 摘要 本研究主要是提供製造一種風力機之複合材料三明治葉片安全結構製作及系 統量測 ，係利用複合材料 三明治質輕高強度之特性，其中葉片預成形物結構包括 三部份，一是金屬轉接頭預成形物，可 為外接金屬旋轉軸之接頭結構，可內接長 纖維疊層。一是發泡級聚苯乙烯(EPP)內膽預成形物，用以支撐整體結構且可產生 模具內均壓彈性效果。另一部份，乾式長纖維疊層預成形物，可包覆補強 EPP內 膽外圍預成形物結構形態。成型製作方法是利用樹脂真空轉注成型法(VARTM)製程 技術，注入環氧樹脂於設定之模具內，使模穴內之長纖維疊層、金屬轉接頭及EPP 內膽等預成形物與環氧樹脂 等四合一予以充分膠合浸潤，並在設定溫度之下一體 熱硬化成型，如此可減輕結構重量及降低加工成本，進而利用高強度結構，增進 整體葉片支撐效果 ，以達到國際IEC 小型葉片所能忍受風速60m/s.認定標準 為主 要目的。最後，在理論分析方面，利用有限單元分析軟體 ANSYS 來分析靜、動態 結構分析及性能量測實驗如彎曲破壞試驗、模態頻譜測試及 系統功率性能系數等 來驗證說明其風力機葉片安全結構體之功能性、完整性。 關鍵字：風力機、複合材料三明治葉片、安全結構 、預成形物、金屬轉接頭、聚苯乙烯內膽、樹 脂真空轉 注成形法 Abstract In this paper, the vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) technique was used to fabricate a small composite sandwich wind turbine blade by the stacking of pieces of glass-fiber fabrics 、expanded polypropylene (EPP) foam and insert parts in an interior pressure mold in a vacuum pressure mold. In VARTM, resin was injected under 57 複合材料三明治風機葉片安全結構之製造及量測 pressure into a rigid mold filled with fiber preform and subsequent curing. The wind blade composed of glass/epoxy skin and EPP foam core was designed in accordance with IEC standards to susta