1、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的失效模式和部位

通過(guò)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(wú)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(cè)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(cè)試完成后長(zhǎng)時(shí)間擱置時(shí)失效件壓痕位置有回彈現(xiàn)象。 DSC測(cè)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(cè)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(wú)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(wú)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。