纖維增復合材料(FRP)在風電機組葉片中的應用越來越廣泛，德國勞氏集團(GL Group)根據其在船舶和風電領域多年積累編寫了非金屬材料的認證規范和要求，德國勞氏可再生能源風能部()的吳強和朱國簡單地介紹了該規范中的一些相關內容，并對于第二部分“非金屬材料的檢驗要求和試驗標準”進行了詳細的敘述。
    纖維增強復合材料(FRP)從上世紀40年代問世以來，在航空、航天、船舶、汽車、化工、醫學和機械等工業領域得到了廣泛的應用。近年來，FRP又以其高強、輕質、耐腐蝕、耐久性等優點，成為大型風電機組葉片材料的選。葉片是風力發電機組有效捕獲風能的關鍵部件，約點整個風電機組25%的成本。在發電機功率確定的條件下，捕風能力的提高將直接提高發電效率，而捕風能力則與葉片的形狀、長度和面積有著密切關系，葉片尺寸的大小(上述參數)則主要依賴于制造葉片的材料。葉片的材料越輕、強度和剛度越高，葉片抵御載荷的能力就越強，葉片就可以做得越大，它的捕風能力也就越強，發電效率也就會相應得到提高。
    在復合材料風力發電機組的葉片研究開發過程中，德國、丹麥、美國、荷蘭等風能資源利用較好的針對大型葉片的材料體系、外形設計、結構設計、制造工藝、質量檢驗、在線實時監測和廢棄物處理等作了大量的研究開發工作，并取得了豐碩的成果。德國勞氏集團更是結合在船舶和風能行業的幾十年經驗編寫了一本完整的技術規范《德國勞氏船級社非金屬材料技術規范要求》，在規范中對于葉片原材料的生產控制和成品檢驗提出了基本的要求。
GL非金屬材料認證技術規范。
    
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    《德國勞氏船級社非金屬材料技術規范要求》一共分為三個部分，部分是關于原料和產品的生產品質要求的規定，第二部分是關于復合增強材料的檢驗要求及實驗標準，第三部分是關于產品的修補。
    在部分中，涉及到幾種主要非金屬材料的生產工藝以及產品的質量控制的相關要求。GL頒發的非金屬材料認證證書的有效期限一般為4年，那么對于生產工廠，GL希望工廠可以在證收的有效期內長期穩定的生產出符合GL規范要求的產品，那么就需要對于產品的生產過程質量進行控制。其中主要的控制內容包括以下幾個方面：
    工廠的一般信息
    人員
    工廠內部質量控制體系
    生產過程監控
    工廠的倉儲管理情況
    生產能力
    生產設備
    在申請工廠的生產質量體系通過了ISO9001的基礎之上，GL將會參照以上方面對于工廠申報的產品的生產質量控制進行監督和檢測，希望可以幫助工廠更加完善產品的生產質量控制，以保證產品質量長期的穩定。
    本文重點討論關于規范中的第二部分復合增強材料的檢驗要求及實驗標準，第二部分主要包括以下材料的實驗及檢驗要求：膠衣和/或層壓樹脂、增強材料、預浸料、芯材、膠粘劑。
    目前的大型風力發電機組的葉片基本上是由聚酯樹脂、乙烯基樹脂和環氧樹脂等熱固性基體樹脂與E-玻璃纖維、S-玻璃纖維、碳纖維等增強材料，通過開模手工鋪放，預浸料或閉模樹脂真空導入等成型工藝復合而成。本文將介紹GL規范中對于這兩種主要材料的實驗要求和參考標準的詳細內容。
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樹脂和增強材料的基本性能指標及參考要求
    在GL的規范中，基本包括了生產葉片的所有原材料的性能指標要求和實驗標準，本文僅僅對于葉片的主要兩種原料熱固性樹脂和增強材料的相關實驗項目要求做一個簡單的介紹，并給出一些相應的參考要求。
熱固性樹脂
    規范中僅對于不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂兩種熱固性樹脂提出了具體的檢驗要求，對其它類型的樹脂在與德國勞氏集團進行具體磋商后，其技術標準要求將根據具體情況確定，但至少要以不飽和聚酯樹脂的要求為底線。
    在產品的技術說明書中一般需要提供以下信息：
    樹脂類型            用途
    制造商              品牌名
    儲存環境要求        加工環境要求[-page-] 
    添加劑的類型及比率  固化條件及性能變化
    對于熱固性樹脂的性能考量指標一般分為固化前的性能指標以及固化成型后的性能指標，固化前性能指標一般包括下列項目：
    密度       不飽和聚酯樹脂：酸指數
    粘度       環氧樹脂：環氧當量
    反應性     凝膠時間(溫度增加)
    固化收縮率
    固化以后的性能指標主要考量樹脂澆筑板的力學性能指標，包括：
    密度
    吸水率
    拉伸強度，拉伸彈性模量和斷裂應變
    彎曲強度，彎曲彈性模量
    高溫下尺寸穩定性(熱變形溫度)
    對于以上性能指標的低值要求，GL在規范中給出了一些參考值(請參考GL規范的有關章節)，參考值主要針對于不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂。由于大型風電機組的葉片是露天工作，要經受亞劣氣候的考驗，尤其是海上復雜氣候條件，并且一般風電機組的設計壽命又長達20年，維修成本高昂，所以具體的指標將由德國勞氏實驗室的工程師實際要求來界定。
    增強材料
    纖維增強復合材料具有其它單一材料無法比擬的優勢――可設計性，從而可以通過調整單層的鋪層方向，獲得該方向上所需要的強度和剛度。更重要的是可利用材料的各向異性，使結構不同的變形形式之間發生耦合。比如由于彎扭耦合，使得結構在只受到彎矩作用時發生扭轉。在以往的葉片設計中，葉片橫截面耦合效應是一個讓設計人員頭疼的難題，設計人員想方法希望消除耦合現象。在航空領域人們利用復合材料的彎扭耦合和拉剪耦合效應，提高機翼的性能。在葉片上，引久彎扭耦合設計概念，控制葉片的氣彈變形，這就是氣彈剪裁。通過氣彈剪裁，降低葉片的疲勞載荷，并優化功率輸出，可以很好的達到葉片材料的載荷要求。
    隨著設計能力的不斷提高，葉片逐漸變大，這對材料的強度和剛度提出了更加苛刻的要求。全玻璃鋼葉片已無法滿足葉片大型化，輕量化的要求。碳纖維或其它高強纖維隨之被應用到葉片局部區域，如NEG Micon NM82.4米長的葉片和LM61.5米長的葉片都在高應力區使用了碳纖維。GL規范將玻璃鋼中的增強材料分為四種類型：無捻粗紗、表面氈、玻纖織布、非織造布。在工廠提供的產品技術說明書中一般需要提供以下信息：[-page-] 
    纖維材料    加固類型    制造商    品牌名    供應形式    存儲環境要求    產品說明
    對于四種類型的增強材料一般需要考量的主要指標為：
    粗紗的細度   纖維長度   纖維的密度   每單位面積重量   層厚   可燃物含量   徑向和緯向的密度   編織方法   每層的單位面積質量   織物的厚度   鋪層方法   非織造布層厚   纖維材料徑向和緯向的線密度   非織造布或單層的單位面積質量
    對于增強材料和熱固化樹脂合成的層壓板材料，GL需要測定其力學性能，并在規范中給出計算低值的公式：
    纖維含量
    拉伸強度、斷裂應變、拉伸彈性模量
    彎曲強度、彎曲彈性模量
    增強材料應滿足的小機械性能參數要求，可以參照以下公式計算得出，在計算公式中對于玻璃纖維的含量已經予以考慮。
   
    Xmin=小要求值。
    Xref=纖維體積含量參考值(φ=0.4)
    α=鋪放因子
    φ=纖維體積含量(0.2≤φ≤0.6)
    而對于玻璃氈和噴射紗生產的FRP層壓板，允許與以上公司計算的小值有偏離，在這種情況下，玻璃纖維的重量百分比φ，0.25≤φ≤0.35，按照下列公式得出結果：
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    對于多方向鋪層的增強材料，上述數值至少需要在一個方向(尤其是0o方向)進行測試。關于上述議程中涉及的相關參數表，可以參考GL非金屬材料規范第二章表2.1。
    例如：已知某0o/90o鋪層的玻璃纖維布制成的玻璃鋼層壓板材，經測試纖維含量為φ=0.561，參考2.1中列出的相關參數，帶入以上公式得：
    抗拉強度小值：
   
    楊氏模量(拉伸模量)小值：
   
    彎曲強度小值：
   
總結
    目前國內外風機葉片大量的采用FRP材料制造，并向大型化、低成本、高性能、輕量化、多翼型、柔性化方向發展。在新材料和新工藝的不斷變化 中，GL集團將逐步更新相應規范中的要求和參數，更好的為原材料的發展制定符合國際化要求的標準，并為的原材料廠商在國際市場贏得聲譽提供幫助。