基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究

魏鑫; 陈雅文; 宁文博; 包洪兵; 李慧

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1506

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基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究

更新时间：2026-02-06

- 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究
- 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究
- 太阳能学报 2026年47卷第1期页码：476-484
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金（52306264）;辽宁省联合基金及教育厅科研项目（2023MSLH252;JYTQN2023446）
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1506
  中图分类号： TB332
- 网络首发：2026-02-05，
  
  纸质出版：2026-02-05
- 稿件说明：
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魏鑫, 陈雅文, 宁文博, 等. 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(1):476-484.

魏鑫, 陈雅文, 宁文博, et al. 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究[J]. 2026, 47(1): 476-484.
魏鑫, 陈雅文, 宁文博, 等. 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究[J]. 太阳能学报, 2026,47(1):476-484. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1506.

魏鑫, 陈雅文, 宁文博, et al. 基于多尺度失效分析的含孔隙风电叶片主梁力学性能影响研究[J]. 2026, 47(1): 476-484. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1506.

摘要

该文结合宏观性能实验和细观模型仿真

利用多尺度分析方法联立分析

提出一种可以预测叶片主梁基本力学性能参数的方法。首先通过实验研究与数值模拟

建立碳纤维主梁的细观模型

得到6种力学性能参数与纤维体积含量的关系

并验证了该文数值方法的有效性。进一步地

通过假设孔隙缺陷随机分布于基体中

利用蒙特卡洛方法创建含0~10%孔隙缺陷的碳纤维主梁模型

预测大丝束碳丝/环氧树脂主梁的基本材料性能。研究表明纤维方向弹性模量（E11）随孔隙含量的变化不敏感

但另外5种力学性能（E22、E33、G12、G13和G23）参数受孔隙含量的影响较大

下降率均接近11%。

Abstract

Pore flaws formed during the manufacturing process of wind turbine blades directly affect the basic mechanical properties of the overall structure. They decrease the load-carrying capacity and may lead to blade failure. The paper combines macro performance experiments and fine-scale model simulation and utilizes a multiscale analysis method predict the basic mechanical performance parameters of the main beam laminate for wind turbine blades. Firstly

through experimental study and numerical simulation

a fine-scale model of the carbon fiber main beam is established

the relationship between six mechanical property parameters and fiber volume content is obtained

and the validity of the numerical method used in this paper is verified. Furthermore

the fundamental material properties of a large tow carbon filament/epoxy main beam were predicted by utilizing the Monte Carlo approach to develop a model of a carbon fiber main beam with 0-10% pore flaws

assuming that the pore defects are randomly distributed in the matrix. While the other five mechanical property parameters （

and ） were significantly impacted by the pore content

with reduction rates approaching 11%

the fiber directional modulus of elasticity （） proved to be insensitive to changes with pore content.

关键词

Keywords

references

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