一、驗證目標與失效機理

面向復合材料風機葉片，濕熱與溫度循環(huán)耦合會引發(fā)材料吸濕膨脹、剛度與強度退化、界面/基體微裂紋萌生與擴展，在載荷作用下加速分層與斷裂等早期失效。數(shù)值與實驗研究表明：在高溫高濕條件下，葉片材料的強度與模量顯著下降，例如溫度升至80℃時，材料橫向模量E2 降低約27.3%、剪切模量G12/G13 降低約20%、強度Xc 降低約37%；當濕度接近100%RH且溫度較高時，端部位移相較常溫干燥狀態(tài)可增加約7.6%，濕熱耦合對結(jié)構(gòu)安全裕度影響顯著。因此，通過高低溫交變濕熱試驗箱復現(xiàn)服役環(huán)境，可在研發(fā)與型式階段識別濕熱致?lián)p機理與薄弱環(huán)節(jié)，指導材料體系、涂層與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

二、試驗設(shè)計要點與參考工況

1. 樣品與工裝

采用全尺寸或縮比樣件（含典型截面與關(guān)鍵鋪層區(qū)域），在箱內(nèi)設(shè)置非遮擋氣流的專用支架，確保迎風/背風面與葉尖/葉根均獲得充分熱交換；必要時對葉尖、前緣、粘接縫等敏感部位布置應(yīng)變/光纖傳感器。

2. 設(shè)備能力建議

選用大容積步入式高低溫交變濕熱試驗箱，典型指標：溫度-40～+85℃、濕度20～98%RH、溫度波動度±0.5℃、溫度均勻性±2℃、濕度偏差±2%RH，并具備程序控制、遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄功能，以支撐長周期循環(huán)與復合應(yīng)力測試。

3. 參考工況與階段

恒定濕熱（吸濕平衡）：60℃/95%RH，48–168 h，用于評估吸濕引起的質(zhì)量增加、尺寸變化與模量衰減；濕熱后復測彎曲/層間剪切等力學指標。

交變濕熱（濕熱循環(huán)）：30℃/95%RH ? 60℃/95%RH，24 h/循環(huán)，10 循環(huán)，用于模擬晝夜/季節(jié)交替的濕熱應(yīng)力，重點觀察涂層起泡/附著力、界面微裂紋、邊緣分層等。

高低溫循環(huán)（熱沖擊/溫度循環(huán)）：-40℃～+85℃，4–8 h/點，10–30 循環(huán)，用于評估熱應(yīng)力反復作用下的裂紋擴展與結(jié)構(gòu)完整性；可與濕熱段交替進行以逼近海上/寒區(qū)服役譜。

復合場景（步入式能力）：在大型步入式腔體內(nèi)實施高低溫循環(huán) + 鹽霧 + 光照的聯(lián)合試驗，模擬沿海高鹽霧+強輻照環(huán)境，評估涂層老化、腐蝕與表面形貌演變（如粗糙度增加、強度下降）。

上述工況參數(shù)與設(shè)備能力已在工程實踐中用于大型葉片樣件與大體積產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性驗證，具有可操作性與可重復性。

三、過程控制與數(shù)據(jù)采集

1. 基線表征

記錄樣件的初始質(zhì)量、尺寸、紅外熱像、超聲/聲發(fā)射基線、關(guān)鍵截面CT/OM；對涂層體系測定接觸角/附著力作為濕熱前后對比指標。

2. 過程監(jiān)控

全程記錄溫度/濕度曲線與報警事件；建議每循環(huán)或每24 h進行一次非破壞檢測（超聲C掃描、敲擊法、光纖應(yīng)變），濕熱段結(jié)束后進行吸濕量與質(zhì)量變化測定。

3. 終檢與性能對比

完成循環(huán)后進行三點彎曲、層間剪切、壓縮強度等力學測試，結(jié)合顯微觀察與界面/基體斷裂特征進行失效模式判定；對葉尖/前緣/粘接區(qū)進行重點剖解與粗糙度/形貌量化，關(guān)聯(lián)濕熱暴露與性能衰減的因果關(guān)系。

四、判定與改進建議

1. 判定準則

以材料/結(jié)構(gòu)性能衰減閾值、涂層失效判據(jù)（起泡/脫落/附著力損失）、無損檢測異常檢出率為判定依據(jù)；當濕熱或熱循環(huán)后出現(xiàn)強度/剛度顯著下降、界面分層擴展、功能失效等，即判定為不滿足環(huán)境適應(yīng)性并觸發(fā)設(shè)計/工藝整改。

2. 工程改進方向

濕熱致?lián)p的根本在于吸濕—膨脹—界面弱化—載荷放大的鏈式過程?？蓢@：

①低吸濕樹脂體系與表面封端；

②高耐候/耐水解涂層與過渡層；

③粘接體系增韌與界面改性；

④結(jié)構(gòu)鋪層/止裂設(shè)計與葉尖抗沖擊加強開展迭代優(yōu)化，并以加速濕熱—力學閉環(huán)驗證成效。