1、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的失效模式和部位

通過對(duì)失效葉片的宏觀觀察認(rèn)為其失效模式為低周疲勞斷裂，斷裂位置位于距離防雨罩約20cm的葉尖一側(cè)，源區(qū)位于迎風(fēng)面象限。該區(qū)域在結(jié)構(gòu)上屬于整個(gè)葉片的應(yīng)力集中部位。2、原因與機(jī)理分析

失效件源區(qū)大部分區(qū)域斷口較平，玻璃纖維編織布明顯分層，纖維束間及纖維表面可見較多聚集態(tài)的白色顆粒狀樹脂碎塊，樹脂松軟、有彈性，大部分樹脂表面形貌類似自由表面，樹脂與纖維界面結(jié)合不良；纖維斷面呈“V”型，應(yīng)為受到反復(fù)彎折所致，纖維表面較光滑，絕大部分纖維表面無樹脂包覆。

比對(duì)試樣人工斷口纖維束表面未見呈碎塊狀聚集的樹脂，纖維及纖維束間樹脂呈解理形貌并可見明顯的撕裂棱線及變形痕跡，部分纖維表面有樹脂包覆，纖維與樹脂界面的結(jié)合狀態(tài)良好。

分析結(jié)果表明與正常比對(duì)試樣相比，濟(jì)南離心風(fēng)機(jī)的失效件拋光面較粗糙，纖維束間樹脂疏松；顯微硬度測試表明正常比對(duì)試樣純樹脂、正常比對(duì)試樣纖維束間樹脂以及失效件純樹脂區(qū)域的顯微硬度基本一致，而失效件未固化樹脂硬度極低，測試完成后長時(shí)間擱置時(shí)失效件壓痕位置有回彈現(xiàn)象。 DSC測試結(jié)果表明正常比對(duì)件復(fù)合材料的固化程度優(yōu)于失效件復(fù)合材料的。

綜合上述形貌特征及測試結(jié)果表明失效件葉根附近區(qū)域樹脂固化不完全，樹脂與纖維結(jié)合不良，造成多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的葉片根部變截面區(qū)域的強(qiáng)度、剛度極低，因此不足以承受外部疲勞載荷作用；且纖維束間固化不完全的樹脂無法將載荷有效的傳遞給臨近的纖維束，導(dǎo)致葉根變截面處結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)域的復(fù)合材料局部承受疲勞載荷作用發(fā)生分層開裂、擴(kuò)展直至斷裂。

3、樹脂未完全固化原因分析

紅外光譜分析結(jié)果表明正常比對(duì)件復(fù)合材料及失效件復(fù)合材料均為玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；含有失效件批次所用樹脂的混合L235樹脂與純L235樹脂無明顯差異；因此可以基本排除環(huán)氧樹脂異常導(dǎo)致固化不完全的可能。

含有失效件批次所用固化劑的混合固化劑239與純239固化劑相比含有脂類物質(zhì)雜質(zhì)，因此失效件所用固化劑組分異常的可能性不能排除。

70℃/8 h灌注樣條試樣與正常比對(duì)試樣純樹脂硬度基本一致，失效件纖維束間樹脂與環(huán)氧樹脂/固化劑配比為100∶20試樣纖維束間樹脂的顯微硬度相近，因此固化劑配比不當(dāng)或固化劑有效含量不足導(dǎo)致固化不完全的可能性不能排除。