本文在“轻质、高模、高强”风电发展趋势下,以降低成本和提高性能为出发点,探究纯玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料、碳纤维/玻璃纤维层间混杂缝编增强环氧树脂基复合材料、纯碳纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能,并比较复合材料破坏形貌。利用Ansys建立SHELL99壳模型,探究混杂比和铺层方式对碳玻混复合材料拉伸性能的影响。引入比强度性价、比模量性价比的计算方式,分析碳玻混复合材料性能、成本与碳纤维体积含量之间的关系。建立风机叶片模型,比较不同纤维增强材料对叶片刚度的影响。0°拉伸测试结果表明:碳玻混复合材料的拉伸性能随着碳纤维体积含量的增加而逐渐提高,拉伸强度最高达899.92 MPa,拉伸模量最高为71.18 GPa。纯玻璃纤维复合材料爆裂式破坏,碳玻混复合材料多为边缘分层剥裂,纯碳纤维复合材料多处脆性断裂。90°拉伸测试结果表明:纯玻璃纤维复合材料的90°拉伸性能最优,拉伸强度最高达到53.91 MPa,拉伸模量高达12.68 GPa,纯碳纤维复合材料的拉伸强度最低,约为49.5 MPa,碳玻混杂复合材料的90°拉伸强度相比纯玻璃纤维复合材料略有降低且受碳纤维体积含量的影响较小。纯玻璃纤维复合材料与纯碳纤维复合材料内均为横向整体断裂,碳玻混复合材料在变形区产生裂纹但无明显断裂;0°压缩测试结果表明:纯碳纤维复合材料的压缩强度与压缩模量均为最高,分别为1014.3MPa、99.10 GPa。随着碳纤维体积分数增加,碳玻混复合材料的压缩模量逐渐提高。混杂复合材料的压缩失效多为碳玻层整体屈曲失稳断裂,纯玻璃纤维复合材料压缩破坏变形较小,纯碳纤维复合材料部分纤维层断裂。面内剪切测试结果表明:纯碳纤维面内剪切强度达到60.89 MPa,模量高至4.24 GPa,纯玻璃纤维的面内剪切强度与模量最低,分别是50.08 MPa和3.74 GPa,随着碳纤维体积含量的增加,碳玻混杂复合材料的面内剪切强度略有升高,剪切模量变化不明显。不同混杂比和玻璃纤维铺层角度对碳玻混复合材料0°拉伸性能的影响,结果表明:混杂复合材料的拉伸模量与碳纤维体积含量呈正线性相关;同一混杂比下纤维对称铺放的复合材料拉伸性能优于夹芯结构或非对称结构。铺设角度为±45°的复合材料强度与模量均高于铺设角度±30°、±60°与±90°的。在30°～-90°角度范围内,随着铺设角度的增大,拉伸强度与拉伸模量先缓慢上升至峰值后大幅降低。探究复合材料性能、成本与碳纤维体积含量之间的关系,结果表明:纯玻璃纤维复合材料的性价比均优于纯碳纤维复合材料和碳玻混复合材料。碳纤维体积含量小于25%时,混杂纤维复合材料性价比骤降,碳纤维体积含量高于25%时,性价比降幅持缓。不同复合材料在风机叶片上的刚度对比结果表明:在同一叶片展长位置处,使用碳纤维材料的叶片刚度高于碳玻混杂复合材料,玻璃纤维复合材料的叶片刚度最低。加入碳纤维,可有效提升风机叶片刚度。