[发明专利]用于芯材表面切割开槽打孔加工的结构

说明书

本发明公开了一种用于芯材表面切割开槽打孔加工的结构，在孔泡状高分子聚合物泡沫和木纤维巴沙木芯材的表面切沿产品曲面展向的单向深槽以及在其上、下表面分别切沿产品曲面弦向的单向浅槽，所述单向浅槽垂直于单向深槽。本发明通过优化开槽打孔方式，减少树脂在芯材上的吸收率，通过优化树脂在芯材中具有自导流流向配比，减少真空灌注工艺中辅助导流材料的使用以及其附着的树脂的浪费，可以有效缓解上述背景技术中提出的叶片制造成本压力问题。

技术领域

本发明涉及泡沫以及巴沙木的芯材表面加工技术领域，具体为一种用于孔泡状高分子聚合物泡沫和天然轻质木纤维巴沙木的芯材表面切割开槽打孔加工的结构。

背景技术

泡沫芯材包括但不限于聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜泡沫(PES)、和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI)等，一般均具有有良好的耐热性及静动态力学性能的闭孔发泡材料，其还包括天然轻质木纤维巴沙木(Balsa)，巴沙木的产地包括但不限于原产于厄瓜多尔和巴布亚新几内亚的巴沙木。

夹芯结构与纤维增强材料(不限于玻纤或者碳纤)和基体材料(不限于环氧树脂、不饱和聚酯以及环氧乙烯基树脂等)复合成三明治结构，该种结构具有高比强度比刚度特点，被广泛应用于风力发电，轨道交通，船舶运输以及航空航天领域。

三明治结构介绍

在风力机尤其是大型风力机设计制造过程中，常常看到这样的三层结构：即上、下表层使用玻璃纤维增强材料并复合内置夹层为轻质刚性泡沫材料，上、下表面的玻璃纤维增强材料称为结构面层，而低密度泡沫层为结构芯材。结构面层的纤维和结构芯材的泡沫的界面通过树脂材料进行粘接，泡沫芯材和玻纤增强材料的复合使得部件的刚性得到整体性提升，这样的复合材料部件结构称为三明治结构。

泡沫芯材功能介绍

三明治结构中内置的结构泡沫刚度较小，芯材主要作用为承受载荷和传递载荷，内置结构芯材利用其机械结构性能，包括拉伸性能、压缩性能、剪切性能以及抗弯曲性能；结构泡沫芯材样块具有其三维结构，如图17A所示，为长度方向1，宽度方向2以及厚度方向3，其各种机械性能在不同维度方向上常常也表现为各项异性。

三明治结构分析

三明治结构由结构面层和结构芯材组成，如图17B所述，上、下面层厚度分别为t₁、t₂，结构芯材厚度为c，结构芯材长为b，芯材开槽间隔为S。一般设计三明治结构首要关注夹层板弯曲刚度、拉压刚度和剪切刚度

夹层板弯曲刚度：

夹层板拉压刚度：

H_i＝2Efitf(i＝x,y)

夹层板剪切刚度：

风力发电叶片典型应用背景

由于石化能源危机，发展可再生能源已经成人类面临的迫切问题之一，在诸多可再生能源中，风能具有最具代表性和商业化前景的清洁能源。

叶片是风力机中最基础和最关键的部件，叶片结构可靠性是保证叶片安全运行的基本条件。考虑到叶片大型化的趋势，叶片结构低重量高强度因素也成为结构设计的重要考量，泡沫结构芯材复合增强材料的三明治结构，具有低重量高强度高刚度特性，在大型风力机叶片设计中被广泛采用。

风机叶片结构设计的目的是要通过空气动力学分析，充分利用复合材料的性能，使大型叶片以最小的质量获得最大的扫风面积，从而使叶片具有更高的捕捉风的能力。随着风力发电机额定功率的增大，风机叶片的质量和费用随着长度的增加也迅速增加，如何通过新的结构设计方案和提高材料的性能来降低叶片的质量至关重要。