不同材料的靜子葉片與機匣典型連接方案的分析評估.pdf

1、壓氣機是航空發(fā)動機的核心部件，而壓氣機靜子葉片與機匣的連接結(jié)構(gòu)也是壓氣機的關(guān)鍵部件，其失效直接影響到航空發(fā)動機的性能。2.5維編織復合材料作為一種特殊的三維編織復合材料，有效地解決了三維編織復合材料在異形織物中的不足，使得2.5維編織復合材料在航空發(fā)動機內(nèi)復雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用更為廣泛。目前國內(nèi)對于編織復合材料壓氣機靜子葉片與機匣連接方案的強度研究尚未成熟，對于編織復合材料與層合復合材料、鈦合金的搭配使用的連接方案也沒有研究的經(jīng)驗。本文針對目

2、前比較成熟的兩種2.5維編織復合材料靜子葉片與機匣連接方案進行了強度分析，討論了加紗結(jié)構(gòu)的連接方案中加紗比對結(jié)構(gòu)強度的影響；并預測了層合復合材料和鈦合金分別與編織復合材料構(gòu)成連接結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)強度。本文的主要研究結(jié)論如下：
　　（1）建立了2.5維編織復合材料細觀幾何模型與剛度預測模型。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2.5維編織復合材料表層經(jīng)紗的影響，建立了2.5維編織復合材料三單胞

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維編織復合材料剛度預測模型，通過APDL語言實現(xiàn)了剛度預測模型的程序化，預測了六種不同編織結(jié)構(gòu)的2.5維編織復合材料的力學性能參數(shù)，并與已有的試驗結(jié)果對比驗證了本文剛度預測模型的有效性。
　?。?）針對不同的靜子葉片與機匣連接方案建立了不同的結(jié)構(gòu)強度分析方法?；诰鶆蚧枷耄瑢碗s的靜子葉片與機匣連接結(jié)構(gòu)劃分為很多單胞尺寸大小的單元，對不同材料的部位賦予不同的材料初始屬性值，

4、依據(jù)不同的失效準則進行單胞失效判斷，并采用不同的剛度退化規(guī)律（金屬材料除外）計算單胞退化后的力學性能參數(shù)，根據(jù)失效單胞的部位與數(shù)量，對靜子葉片與機匣采用不同方法分別判斷結(jié)構(gòu)是否破壞。并對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行對比評估。
　?。?）預測了加紗比對于加紗結(jié)構(gòu)的2.5維編織復合材料靜子葉片與機匣連接結(jié)構(gòu)的剛度和強度影響。針對強度較好的連接方案的薄弱易損部位進行局部加紗處理，加紗方式采用經(jīng)向加紗