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风电叶片的主要缺陷与无损检测技术评价

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-26  来源:上海玻璃钢研究院有限公司,上海201404  作者:何杰,杜玲,王冬生  浏览次数:492

       3.3 激光全息无损检测技术
  激光全息无损检测是利用激光全息干涉来检测和计量物体表面和内部缺陷的,这种技术的原理是在不使物体受损的条件下,向物体施加一定的载荷,物体在外界载荷作用下会产生变形,这种变形与物体是否含有缺陷直接相关,物体内部的缺陷所对应的物体表面在外力作用下产生了与其周围不相同的微差位移,并且在不同的外界载荷作用下,物体表面变形的程度是不相同的。用激光全息照相的方法来观察和比较这种变形,并记录在不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况,进行比较和分析,从而判断物体内部是否存在缺陷,达到评价被检物体质量的目的。
  具体做法是对被检测物体加载,使其表面发生微小的位移(微差位移),物体表面的轮廓就会发生变化,此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移动。成像时除了显示原来物体的全息像外,还产生较为粗大的干涉条纹,由条纹的间距可以算出物体表面的位移的大小。由于物体有一定的形状,所以在同样的力的作用下,物体表面各处所发生的位移并不相同,因而各处所对应的干涉条纹的形状和间距也不相同。当物体内部不含有缺陷时,这种条纹的形状和间距的变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的。当被检物体内部含有缺陷时,在物体受力的情况下,物体内部的缺陷在外部条件(力)的作用下,就在物体表面上表现出异常,而与内部缺陷相对应的物体表面所发生的位移则与以前不相同,因而所得到的全息图与不含缺陷的物体的不同。在激光照射下进行成像时,所看到的波纹图样在对应与有缺陷的局部区域就会出现不连续的、突然的形状变化和间距变化。根据这些条纹情况,可以分析判断物体的内部是否含有缺陷,以及缺陷的大小和位置(见图5、图6)。
  这种检测方法具有非接触检测、直观感强、检测结果便于保存等特点。但是,激光全息无损检测技术也并非万能,物体内部缺陷的检测灵敏度,取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。如果物体内部的缺陷过深或过于微小,那么,这种检测方法就无能为力了。对于叠层胶接结构来说,检测其脱黏缺陷的灵敏度取决于脱黏面积和深度比值,在近表面的脱黏缺陷面积,即使很小也能够检测出来,而对于埋藏得较深的脱胶缺陷,只有在脱黏面积相当大才能够被检测出来。另外,激光全息无损检测目前多在暗室中进行,并需要采用严格的隔振措施,因此,不利于现场检测。
  激光全息无损检测常用的加载方式有声加载、热加载、内部充气法、表面真空法等几种。


4 无损检测技术的选择

适用于风电叶片结构的无损检测技术很多,不同的检测技术对不同类型缺陷的敏感性差别很大,同时还与结构的材料类型、制造工艺、材料结合方式、壁厚等因素密切相关。一般情况下,只采用单一技术无法检测出复合材料中的所有缺陷,应根据材料中可能存在的缺陷类型以及缺陷所处的大概深度、取向等因素选择多种适当的方法进行综合检测,如对于孔隙、疏松、夹杂等体积缺陷,采用x射线检测比较有效;对于分层、裂纹、脱黏等缺陷,超声技术、激光全息无损检测是首先应该考虑的检测手段,但当结构厚度较厚(大于50mm)时,检测灵敏度会大幅降低;另外,在选择适合的无损检测技术时还应该考虑检测仪器的可达(及)性、要求的灵敏度以及检测效率、检测成本等各方面的因素。

5 结束语

风电叶片是一种复杂的多相体系,而且是材料与结构同时成形。在风电叶片结构的成型过程中,许多不确定的影响因素的存在,使得风电叶片结构中的缺陷不可避免。其次,风电叶片结构在使用过程中也可能会发生各种损伤,缺陷与损伤的存在对风电叶片结构的使用安全构成极大威胁。风电叶片为主要的受力部件,结构的可靠性与安全性尤为关键,对风电叶片结构内部的缺陷和损伤进行无损检测,是检验产品质量、保证产品使用安全的极为重要的技术手段。可应用于风电叶片结构的无损检测技术很多,超声技术、激光全息无损检测、x射线实时成像检测是检测风电叶片中常见缺陷的非常有效技术手段,不同的检测技术都具有各自不同的优点和使用局限性,在检测方法选择时,应综合考虑结构材料、尺寸、形状、制造工艺、结合方式,以及缺陷的类型、位置、取向和检测方法的有效性、检测仪器的可达(及)性、要求的灵敏度、检测效率、检测成本等各方面的因素。
 

 
关键词: 风电叶片
 
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