聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法与流程

本发明属于风电叶片，尤其涉及一种聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法。

背景技术：

1、风电叶片是风电机组中将自然界风能转换为风力发电机组电能的核心部件,也是衡量风电机组设计和技术水平的主要依据。由于风电行业成本压力，聚氨酯树脂在风电叶片上得到越来越多的应用，但聚氨酯基复合材料抗冲击性能较差，在风电叶片吊装转运等过程中容易发生冲击损伤，现有方法通过目视判断是否对冲击损伤位置进行维修，难以判断隐藏在内的损伤，存在较大的潜在风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，以解决现有方法通过目视判断是否对冲击损伤位置进行维修，难以判断隐藏在内的损伤，存在较大的潜在风险的问题。本发明能够预测出现损伤后的剩余压缩强度，为叶片维修与否提供理论基础。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案为：聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，包括以下步骤：

3、扫描潜在损伤区域：使用超声c扫描扫描出聚氨酯基复合材料的潜在损伤区域；

4、计算分形维数：将扫描结果进行分形处理，并计算出分形维数db；

5、计算剩余压缩强度系数a’：计算公式为：

6、，

7、得出剩余压缩强度：根据式（1）中得出的剩余压缩强度系数a’计算出剩余压缩强度。

8、进一步，剩余压缩强度系数a’的拟合方式为：

9、定义剩余强度系数a的计算公式为：

10、，

11、式中σa为带损伤后的压缩强度，σ为不带损伤区域的压缩强度；

12、使用同一块聚氨酯基复合材料，通过冲击制造出不同的损伤，计算出不同的分形维数db；对不同的损伤区域的聚氨酯基复合材料测试其带损伤后的压缩强度，通过式（2）得出剩余强度系数a，而后与分形维数db进行拟合，得到拟合的剩余压缩强度系数a’的计算公式。

13、进一步，将扫描结果进行分形处理的具体方法为：将扫描的图像离散呈若干个几何图形。

14、进一步，将扫描的图像离散呈若干个正方形。

15、进一步，采用计盒维数计算分形维数db，计算公式为：

16、，

17、式中，ε为度量尺度，n(ε)的定义为：使用度量尺度为ε的网格覆盖扫描的图像，得到的包含有缺陷的网格数。

18、进一步，根据扫描的图像，截取包含损伤部分的正方形图像，并将正方形图像转为灰度图像，提取灰色图像中不同铺层冲击损伤的边界，将损伤边界设置黑色，其余部分设置为白色；选择不同的网格度量尺寸ε，并统计出对应的网格数n(ε)。

19、进一步，所述剩余压缩强度等于剩余压缩强度系数a’乘以不带损伤的聚氨酯基复合材料的压缩强度。

20、本技术方案的有益效果在于：本技术方案能够根据超声c扫描扫描出来的图像得到潜在损伤区域，并对潜在损伤区域的分形维数db和剩余压缩强度系数a’进行计算，并得出剩余压缩强度，为叶片维修与否提供理论基础。能够避免采用目视的方式进行判断，难以判断隐藏在内的算上，造成存在较大潜在风险的问题。

技术特征：

1.聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：将扫描结果进行分形处理的具体方法为：将扫描的图像离散呈若干个几何图形。

4.根据权利要求3所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：将扫描的图像离散呈若干个正方形。

5.根据权利要求4所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：采用计盒维数计算分形维数db，计算公式为：

6.根据权利要求5所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：根据扫描的图像，截取包含损伤部分的正方形图像，并将正方形图像转为灰度图像，提取灰色图像中不同铺层冲击损伤的边界，将损伤边界设置黑色，其余部分设置为白色；选择不同的网格度量尺寸ε，并统计出对应的网格数n(ε)。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，其特征在于：所述剩余压缩强度等于剩余压缩强度系数a’乘以不带损伤的聚氨酯基复合材料的压缩强度。

技术总结
本发明属于风电叶片技术领域，具体公开了聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法，包括以下步骤：扫描潜在损伤区域；计算分形维数；计算剩余压缩强度系数A’；得出剩余压缩强度。本发明能够根据超声C扫描扫描出来的图像得到潜在损伤区域，并对潜在损伤区域的分形维数D<subgt;b</subgt;和剩余压缩强度系数A’进行计算，并得出剩余压缩强度，为叶片维修与否提供理论基础。能够避免采用目视的方式进行判断，难以判断隐藏在内的算上，造成存在较大潜在风险的问题。

技术研发人员：唐雪,岳晓敏,张政,王国伟,韩旭东,宋洁
受保护的技术使用者：吉林重通成飞新材料股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14