风电叶片主要采用纤维增强树脂基复合材料制造而成。复合材料叶片的制造采用半成型合模技术,即先将上壳体与下壳体分别成型,再通过结构胶将两者胶接成一体。由于叶片胶接过程为盲粘,难免会产生脱粘、缺胶等缺陷,对叶片胶接区域进行超声检测是保障其整体质量的重要方法。本文根据风电叶片生产制造的实际情况,研究了采用超声波检测复合材料风电叶片前缘胶接缺陷的技术,分析了超声场在前缘结构分布情况,设计了用于检测风电叶片前缘胶接结构的超声波探头。本文工作如下:(1)分析了叶片在制造过程中容易出现的缺陷类型,综述了国内外针对复合材料风电叶片的无损检测方法,分析了复合材料的超声检测特征。(2)本文以双晶直探头为研究对象,采用仿真模拟方法分析了双晶直探头的不同参数对声束汇聚区特性的影响。仿真结果表明:1)随着晶片尺寸的增加,声束焦距、声场汇聚区内有效检测范围以及焦点声压幅值均增加;2)随着晶片倾角的增加,声束焦距、声场汇聚区内有效检测范围均减小,焦点声压幅值增加。同样,探头的晶片间距和楔块尺寸会对声束汇聚区产生影响,在进行双晶直探头参数设计优化时应考虑。这些结论对基于双晶直探头的前缘检测提供了有益的指导。(3)建立风电叶片前缘仿真模型,并利用CIVA软件仿真对比了双晶直探头不同参数在叶片前缘结构中的声场分布。以探头在叶片前缘结构中声束聚焦性好和声压幅值高为准则,确定了双晶直探头的超声频率、晶片尺寸、倾角、晶片间距和楔块厚度。(4)利用优化设计的双晶直探头对玻璃钢试块、叶片前缘试块和带有缺陷的叶片进行实验研究。实验数据表明,此探头对叶片前缘胶接结构的脱粘缺陷具有良好的检测效果,缺陷回波明显,盲区小,灵敏度高,信噪比高。