层合复合材料风扇机匣与叶片连接结构强度分析方法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:lxz119110
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长纤维增强型复合材料因其具有比强度大、比刚度高、抗腐蚀性能好及可设计性强等优点,已成为高性能航空发动机冷端部件的重要候选材料。复合材料风扇机匣与静子叶片连接位置是风扇机匣与静子叶片的薄弱环节,其连接结构的优劣将直接影响静子结构的性能。因此,设计合理的连接结构及建立适用的强度分析方法,具有重要的工程意义。论文针对层合复合材料风扇机匣与叶片连接结构设计及强度分析方法,开展了如下几方面的研究工作:(1)采用逐渐累积损伤强度分析方法,发展了适用于复合材料层合结构的逐渐累积损伤分析技术。以ANSYS软件为平台建立了复合材料层合结构在静载荷作用下的逐渐累积损伤分析过程,并编写了相关的程序。(2)针对复合材料层合结构的多种失效模式,以及各种失效准则适用的主要场合,同时考虑到层合复合材料风扇机匣与叶片连接结构的受力形式,综合最大应力准则和Hashin三维失效准则,发展了一种新的失效准则——混合失效准则。(3)对T300/BMP316和T300/KH-304含孔层合板在单向静拉伸载荷作用下的逐渐累积损伤扩展规律进行了仿真计算,并与试验结果进行比较,验证了本文建立的逐渐累积损伤分析方法的合理性。同时比较了失效准则对初始损伤、损伤模式、破坏规律及最终破坏载荷的影响。(4)设计了层合复合材料风扇机匣与叶片的两种连接结构:螺栓连接结构和T型槽连接结构,并对两种连接结构进行参数化建模,采用本文建立的逐渐累积损伤强度分析方法对连接结构进行有限元模拟分析,并对两种连接结构的最终破坏形式、损伤扩展规律和最终破坏载荷进行了比较。(5)针对连接结构易发生损伤以及最终失效的位置,本文从铺层方式和最终失效位置的尺寸两个方面研究了连接结构强度的影响规律。
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