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1、壓氣機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,而壓氣機(jī)靜子葉片與機(jī)匣的連接結(jié)構(gòu)也是壓氣機(jī)的關(guān)鍵部件,其失效直接影響到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。2.5維編織復(fù)合材料作為一種特殊的三維編織復(fù)合材料,有效地解決了三維編織復(fù)合材料在異形織物中的不足,使得2.5維編織復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用更為廣泛。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于編織復(fù)合材料壓氣機(jī)靜子葉片與機(jī)匣連接方案的強(qiáng)度研究尚未成熟,對(duì)于編織復(fù)合材料與層合復(fù)合材料、鈦合金的搭配使用的連接方案也沒(méi)有研究的經(jīng)驗(yàn)。本文針對(duì)目
2、前比較成熟的兩種2.5維編織復(fù)合材料靜子葉片與機(jī)匣連接方案進(jìn)行了強(qiáng)度分析,討論了加紗結(jié)構(gòu)的連接方案中加紗比對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響;并預(yù)測(cè)了層合復(fù)合材料和鈦合金分別與編織復(fù)合材料構(gòu)成連接結(jié)構(gòu)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本文的主要研究結(jié)論如下:
(1)建立了2.5維編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何模型與剛度預(yù)測(cè)模型。采用矩形經(jīng)紗-六邊形緯紗截面描述單胞結(jié)構(gòu)內(nèi)的紗線截面形狀,考慮了RTM成型工藝對(duì)2.5維編織復(fù)合材料表層經(jīng)紗的影響,建立了2.5維編織復(fù)合材料三單胞
3、模型?;隗w積平均方法和本文的三單胞幾何模型建立了2.5維編織復(fù)合材料剛度預(yù)測(cè)模型,通過(guò)APDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了剛度預(yù)測(cè)模型的程序化,預(yù)測(cè)了六種不同編織結(jié)構(gòu)的2.5維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能參數(shù),并與已有的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了本文剛度預(yù)測(cè)模型的有效性。
(2)針對(duì)不同的靜子葉片與機(jī)匣連接方案建立了不同的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析方法?;诰鶆蚧枷?,將復(fù)雜的靜子葉片與機(jī)匣連接結(jié)構(gòu)劃分為很多單胞尺寸大小的單元,對(duì)不同材料的部位賦予不同的材料初始屬性值,
4、依據(jù)不同的失效準(zhǔn)則進(jìn)行單胞失效判斷,并采用不同的剛度退化規(guī)律(金屬材料除外)計(jì)算單胞退化后的力學(xué)性能參數(shù),根據(jù)失效單胞的部位與數(shù)量,對(duì)靜子葉片與機(jī)匣采用不同方法分別判斷結(jié)構(gòu)是否破壞。并對(duì)采用同種材料的兩種不同連接方案的失效單元數(shù)、極限載荷和葉尖撓度進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。
(3)預(yù)測(cè)了加紗比對(duì)于加紗結(jié)構(gòu)的2.5維編織復(fù)合材料靜子葉片與機(jī)匣連接結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度影響。針對(duì)強(qiáng)度較好的連接方案的薄弱易損部位進(jìn)行局部加紗處理,加紗方式采用經(jīng)向加紗
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