风机叶片雷击损伤维修方案探讨

针对风机叶片雷击损伤的维修方案进行探讨。介绍了雷击损伤的种类与特征,并且探讨了风机叶片的无损检测方法。通过无损检测方法的综合运用,结合修复技术,有效提高风机叶片的可靠性和使用寿命。本研究提出了针对风机叶片雷击损伤的修复技术,包括修复工艺流程、修复材料选择及性能要求以及修复涂层技术。最后,通过修复实践,验证了本维修方案的有效性和可行性。

复合材料雷击损伤热电耦合数值仿真分析

雷击是造成复合材料结构内部损伤的一个重要原因,导致复合材料性能严重退化,直接影响飞行安全。采用有限元分析软件ABAQUS建立了碳纤维复合材料IM600/133层合板雷击损伤模型,根据材料属性随温度变化情况模拟材料的性能衰退规律,进行了热电耦合分析,重点对雷击过程中层合板内部的电场分布和温度场分布进行了模拟仿真。分析结果表明:雷击过程中雷击附着点处电势变化与雷击电流波形相似;温度场分布受层合板铺层方向影响较大,同时还受到相邻层热传导的影响;雷击损伤主要集中在雷击初期。

航空复合材料结构雷击损伤与雷击防护的研究进展

新型飞机均大量使用纤维增强树脂基复合材料(FRP)作为结构用材,若缺乏足够的保护措施,在遭受雷击之后,这些FRP结构往往会出现比传统飞机相应金属结构更为显著的损伤和破坏,因此,新型飞机FRP结构的雷击防护是一个对航空运行安全具有重大影响的关键问题。综述了国内外关于雷击产生的热/电/磁单一场或复合耦合场对飞机FRP结构造成的损伤问题的研究进展,探讨了雷击时飞机FRP结构中直接损伤和间接损伤的形成机理,分析了飞机FRP结构雷击损伤程度的影响因素。此外,还对当前飞机雷击防护领域常用的雷击防护措施以及飞机FRP结构雷击防护能力的鉴定试验进行了介绍,展望了飞机FRP结构雷击防护领域的研究重点和难点。

金属网对航空复合材料雷击损伤的防护

碳/环氧复合材料因高强度、耐疲劳和抗腐蚀等性能被广泛应用于航空领域。针对飞机雷击过程中碳/环氧复合材料的损伤问题,建立具有铜网和铝网保护的碳/环氧复合材料层压板的三维有限元模型,并采用单元删除法对复合结构的雷电烧蚀单元进行处理。在不同电流峰值和不同网格间距下验证铜网和铝网的防雷效果,研究金属网质量变化与防雷效果之间的关系。结果表明:具有金属网保护的复合材料层压板的烧蚀面积和损伤深度均明显减小;网格间距越密集,防雷击效果越好;铜网复合层压板的保护效果要优于铝网;随着金属网质量的增加,复合材料层压板雷击损伤程度降低。

飞机复合材料雷击损伤热电耦合仿真

参照国外已有的雷击实验结果,建立了复合材料层合板的三维有限元模型,通过施加电边界和热边界以及引入材料性能参数之间的相互依赖关系,运用ABAQUS仿真软件真实地模拟出复合材料在雷击过程中雷电流的传导以及损伤过程。通过仿真研究复合材料层合板在遭遇雷击时热、电之间的耦合作用,得到雷电流注入后层合板中的温度分布场,对比分析后得出了不同层的烧蚀形貌和尺寸均有所不同的结论。通过对比不同铺层层合板的雷击损伤结果发现,当顶层为0°铺层(即与结构长度方向一致)时层合板的损伤面积较大。

铝穹顶储罐雷击损伤及燃爆风险研究

针对铝穹顶储罐雷击问题,开展了回击后长持续时间雷电流分量作用下的铝合金板烧蚀损伤试验研究,分析了铝穹顶储罐损伤及油气燃爆风险。结果表明:当直流分量为164 C时,2 mm铝板发生穿孔,铝穹顶储罐存在雷击燃爆风险;当直流分量≤157 C时,未穿孔,背面温度最高为480℃,存在燃爆风险,铝穹顶储罐存在雷击燃爆风险;当直流分量196 C时,4 mm铝板发生穿孔;当直流分量为196 C时,6 mm铝板未发生穿孔,背面温升为125℃,小于205℃,铝穹顶储罐不存在雷击燃爆风险。

雷电流分量对碳纤维增强型复合材料层合板的雷击损伤效应

为了研究不同时序组合方式的多重连续雷电流分量作用下碳纤维增强型复合材料(carbon fibre reinforced plastics,CFRP)层合板的雷击损伤特性,通过雷击损伤区域形态观察,红外温度测试,C扫描探测等手段,对比了多重连续雷电流分量作用下CFRP的雷击损伤类型及损伤程度,研究影响CFRP雷击损伤深度和面积的因素,并探索多重连续雷电流分量在CFRP层合板上的散流特性与作用机理。研究发现:CFRP层合板的雷击损伤类型包括纤维断裂、烧蚀,树脂热解,铺层分离等。在论文实验条件下,当雷电流A、B、C及D分量连续作用时,损伤面积达2790 mm2,损伤深度约为1.28 mm。在多重连续雷电流脉冲作用过程中,雷电损伤深度主要与上升梯度高的雷电流A及D分量产生的局部热效应、冲击力效应及介质击穿有关;而CFRP层合板雷击损伤面积与表面温度的增加主要受到作用时间长、转移电荷量大的雷电流C分量的影响。对多重连续雷电流损伤效应的研究能够加深对雷击作用过程的理解,为CFRP雷电直接效应测试标准的完善、CFRP结构的优化和设计提供实验依据与理论基础。

风机叶片雷击损伤及防护研究进展综述

风机叶片的雷击损伤与防护是风电场运行中迫切需要解决的问题。该文对国内外在风机叶片雷电防护领域开展的研究工作进行了系统梳理,从风机叶片的雷击观测、雷击模拟实验、雷击接闪仿真建模和防雷接闪系统优化4个方面对现有研究成果进行了总结归纳。针对现有研究存在的不足,提出未来需要从以下5个方面开展深入研究:研究建立风机叶片雷击过程的多物理量综合观测系统,针对平原、丘陵和海域不同地理、气候环境的风电场持续开展观测;提升模拟放电实验中电场时空分布的等效性,以研究叶片上行先导发展过程;在现有先导发展模型中进一步计及空间电荷场的影响,并建立可适用于模拟叶片上行雷击过程的先导发展计算模型;将叶片接闪系统优化设计与叶片雷击损伤机理研究深度结合,并考虑接闪系统优化后对叶片力学性能的影响;尽快开展针对碳纤维复合材料叶片雷击防护的系统研究。

含紧固件碳纤维复合材料雷击损伤电热耦合仿真分析与实验研究

为研究含紧固件碳纤维复合材料(CFRP)雷击损伤特性,分别建立含紧固件CFRP和不含紧固件CFRP的三维有限元模型,利用电热耦合仿真分析CFRP的雷击损伤形态,并对应进行雷电流损伤实验,对比研究不同雷电流峰值下两种CFRP的损伤特性。结果表明:雷电流峰值较低时,含紧固件CFRP的表面损伤程度低于不含紧固件的CFRP,随着雷电流峰值增大,含紧固件CFRP沿碳纤维纵向损伤逐渐加大,并最终超过不含紧固件CFRP。实验中不含紧固件CFRP受到雷击时表面垂直碳纤维方向上出现线状损伤,含紧固件的CFRP垂直碳纤维方向的线状损伤不明显。

雷电流参数对碳纤维复合材料雷击损伤影响研究

本文采用雷击模拟实验和有限元法研究了碳纤维增强树脂基复合材料在模拟雷电流作用下的损伤机理。建立了考虑材料介电击穿效应的碳纤维复合材料雷击电-热耦合有限元模型,将模型计算的损伤面积和深度与雷击模拟实验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性。进一步利用该有限元模型探究了雷电流参数对碳纤维复合材料雷击损伤的影响规律。结果表明:当波形相同时,碳纤维复合材料的雷击损伤面积和电流作用积分呈线性关系;而当电流作用积分和电流强度相同时,碳纤维复合材料的雷击损伤面积随着电流波形上升时间的减少而减少,损伤深度反而增加。

陆地上风电叶片雷击损伤研究

雷击损伤是风力发电机组面临的最大自然威胁。文章统计风机实际运行数据,分析叶片雷击情况,得出了具有工程参考价值的数据,结合实际雷击案例和叶片防雷设计分析叶片雷击损伤的原因。

风力发电叶片雷击损伤修复方式研究

风力发电叶片是风力发电机组的关键部件之一,随着国内风场逐步向高原型建设,叶片遭受雷击的数量和频次也逐年增多,叶片雷击损伤后若不及时修复不仅影响机组发电,更影响叶片使用寿命。对风力发电叶片雷击损伤高空修复不同作业方式和修复方法进行了研究和分析。

500kV线路架空避雷线雷击损伤后抢修维护方法

最近几年,我国各地区500kV输电线路中,架空地线、光纤复合架空地线(OPGW)屡屡遭受雷电袭击,使避雷线本体断股损伤,造成断线事故。本文详细介绍OPGW损伤或纤芯损伤导致保护通信中断、各种材料的镀锌钢绞线和光纤复合架空地线受到不同破坏的维修要求和操作过程;分析、判断避雷防雷击系统损伤的原因;阐述在面对避雷防雷系统受到雷击的破坏程度和线路维修面临的难题等因素的影响,及时选择相应的维修策略。

风电叶片接闪器腐蚀前后的雷击损伤机理仿真研究

雷电这一自然现象对风力发电机组安全运行带来极大威胁,在风电叶片中预埋接闪器是目前广泛应用的一种雷电防护技术,而对接闪器受大气腐蚀影响、表面覆盖有腐蚀产物之后的接闪性能鲜有研究。建立接闪器腐蚀前后的雷电流传导模型,通过电、热耦合的多物理场仿真,研究接闪器腐蚀前后的雷击损伤变化及其机理,为后续海上风电接闪器的防雷设计和防腐蚀设计提供参考。

飞机结构雷击损伤和修理

一般来说,一架飞机平均每3000飞行小时就有一次遭雷击的机会,尤其是在多雷雨地区,差不多一年一次.短途飞行的飞机遭受雷击的概率高于远程飞机,在雷击环境中飞行的时间更长.基于此,本文主要对飞机结构雷击损伤和修理进行分析探讨,以期对相关人员有一定的参考.

考虑结构变化的架空地线雷击机械损伤建模与分析

针对铝包钢地线遭受雷击后发生损伤乃至断股、断线的机理,国内外已开展多项针对雷击造成地线热烧蚀损伤的研究,但地线的损伤是热烧蚀损伤和机械损伤共同作用的结果,因此有必要对地线在雷击过程中的机械损伤进行分析。首先根据实际雷击地线的物理过程,利用COMSOL软件搭建一个考虑结构动态演变的地线机械损伤评估模型,该模型可以实现地线在雷击过程中存在的结构演变的模拟;接着利用试验数据验证该模型的准确性;最后使用该模型,对地线在各种参数的脉冲分量、持续分量作用下的机械损伤进行计算并评估其损伤结果,确定机械力对地线雷击损伤的影响。研究结果表明:相比于脉冲分量作用阶段,在持续分量作用下,机械力会对地线造成更加明显的损伤;雷击过程中冲击力和电磁力不会对地线造成损伤,但是热应力和轴向拉力的存在会明显加剧地线的损伤,因此在进行地线在雷击作用下的损伤分析时,机械力的作用不可忽略。

光伏组件雷电冲击损伤特性实验研究

采用高电压及大电流冲击模拟实验,对光伏组件雷击损伤特性进行了分析,获取了雷击对光伏组件的损伤形貌、雷电路径、损伤阈值、电学特性变化等关键损伤特征。研究结果表明:在自然界雷电情况下,多数为光伏边框或支架接闪,20 kA的雷电流即可引起边框烧蚀;雷击会影响组件的功能和寿命,随着雷电冲击电压的增大,最大输出功率逐渐减小,冲击电压为300 kV时,最大输出功率变化率达到10.02%。基于雷击损伤实验模拟结果,可以为光伏系统的雷击防护提供数据支撑和参考依据。

超声检测复合材料损伤在波音737系列机型中的应用

飞机检修过程中,无损检测复合材料损伤的方法有很多,如目视、渗透、X射线、红外和超声等,其中超声波检测应用最广,检测的设备和技术也多种多样。根据多年的工作经验,本文与大家分享和探讨关于波音737系列机型使用的超声检测复合材料缺陷的方法,从复合材料结构及其缺陷类型、飞机厂家检测要求、选择技术方法等方面与大家分享在实际工作中积累下来的经验。

碳纤维增强复合材料准静态电弧损伤的电-热耦合分析

为有效预测碳纤维增强复合材料(carbon fibre reinforced polymer,CFRP)层压板的雷击电弧附着响应,并探讨阳极试件材料对雷电电弧参数空间分布的影响,基于商业有限元分析软件ABAQUS,分析了CFRP层压板雷电流注入后的热-电-结构耦合,建立了CFRP层压板电弧附着损伤的三维有限元模型。模拟了复合材料层压板在雷电流作用下的冲击响应,进行了复合材料层压板雷击附着机理和作用模式的分析,并探讨了试件尺寸对电弧附着响应特性的影响。研究结果表明,当CFRP试件的长宽比接近1时,CFRP损伤区域往往集中在准静态电弧附着处,与其他长宽比相比,损伤面积较小,但损伤深度较深。

防雷/防热涂层的雷击热解损伤的跨尺度模拟

雷电作用于涂层所致的直接效应具有瞬态性,为了在电-热-化学多物理场耦合分析的基础上深入研究涂层在雷击条件下的热解机制,开展了雷击极端升温条件下的涂层树脂热解反应分子动力学模拟,根据热解固相产物信息得到了虚拟热解度曲线并求解了涂层热解动力学方程,进而建立了防雷/防热涂层在雷击过程中的电-热-化学耦合的有限元模型,跨尺度计算涂层的雷击热解损伤。结果表明,模拟所得的涂层雷击完全热解区的损伤形貌及程度与试验结果吻合较好,该跨尺度方法能合理地预测涂层的雷击热解损伤,所构建的反应分子模拟方法为涂层雷击热解机制的研究提供了新思路。