聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法


[0001]本专利技术属于风电叶片
，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。

技术介绍

[0002]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

[0003]本专利技术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。本专利技术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。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：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：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；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D
b
；计算剩余压缩强度系数A
’
：计算公式为：，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。
[0005]进一步，剩余压缩强度系数A
’
的拟合方式为：定义剩余强度系数A的计算公式为：，式中σ
A
为带损伤后的压缩强度，σ为不带损伤区域的压缩强度；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D
b
；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D
b
进行拟合，得到拟合的剩余压缩强度系数A
’
的计算公式。
[0006]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。
[0007]进一步，将扫描的图像离散呈若干个正方形。
[0008]进一步，采用计盒维数计算分形维数D
b
，计算公式为：，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。
[0009]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)。
[0010]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。
[0011]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D
b
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。
附图说明
[0012]图1为本专利技术聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法的流程图；图2为本专利技术聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法中扫描图像的损伤区域图；图3为本专利技术聚氨酯基复合材料冲击后压缩强度的预测方法中计盒维数的线形图；图4为损伤样件的示意图。
具体实施方式
[0013]下面通过具体实施方式进一步详细说明：下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]实施例基本如附图1所示：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：S1: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。
[0015]S2:计算分形维数：将扫描结果进行分形处理（将扫描的图像离散呈若干个正方形），并计算出分形维数D
b
。具体地采用计盒维数计算分形维数，计算公式为：
，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。
[0016]根据扫描的图像（如图2），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)，拟合logN(ε)和log(1/ε)直线，如图3所示，斜率即为冲击损伤的计盒维数。
[0017]例如：首先确定初始ε尺寸为100，统计出包含缺陷网格的数量N(ε)为4个，而后缩小ε尺寸为50，统计出包含缺陷网格的数量N(ε)为10个，详细ε尺寸与数量N(ε)如下表1所示，从图中可以看出拟合数据点线性度较高，这表明冲击损伤的轮廓满足统计意义上的自相似性，用分形维数来描述冲击损伤是合理的，图3中冲击损伤对应计盒维数约为1.7。
[0018]表1ε尺寸N(ε)数量1004501020301060315011000S3:计算剩余压缩强度系数A
’
：计算公式为：，具体地：剩余压缩强度系数A
’
的拟合方式为：定义剩余强度系数A的计算公式为：，式中σ
A
为带损伤后的压缩强度，σ为不带损伤区域的压缩强度；使用同一块聚氨酯基复合材料层合板，通过冲击制造出不同的损伤，计算出不同的分形维数D
b
；对不同的损伤区域的聚氨酯基复合材料层合板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D
b
进行拟合，得到拟合的剩余压缩强度系数A
’
的计算公式。也即是不同的损伤区域对应有不同的剩余强度系数A和分形维数D
b
，将一组分形维数D
b
和剩余强度系数A看做是坐标系上的一个点，将多个点进行拟合，形成一个拟合公式。
[0019]S4: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，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，其中，不带损伤的聚氨酯基复合材料层合板的压缩强度为540Mpa。
[0020]制作出不同的聚氨酯基复合材料层合板，在聚氨酯基复合材料层合板上制造出不
同的损伤，使用超声C扫描确定损伤区域后可计算出计盒维数D
b
，而后通过步骤S3的公式（1），计算出其剩余压缩强度系数A
’
，再计算剩余压缩强度。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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：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；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D
b
；计算剩余压缩强度系数A
’
：计算公式为：，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。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：剩余压缩强度系数A
’
的拟合方式为：定义剩余强度系数A的计算公式为：，式中σ
A
为带损伤后的压缩强度，σ为不带损伤区域的压缩强度；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D
b
；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D
b
进行拟合，得到拟合的剩余压缩强度系数A
’
的计算公式。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：唐雪，岳晓敏，张政，王国伟，韩旭东，宋洁，
申请(专利权)人：甘肃重通成飞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：