【摘要】：風(fēng)扇葉片是軸流風(fēng)機(jī)的核心零件,對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的效率、振動(dòng)性能、穩(wěn)定性、安全性等性能起決定性作用,用高性能的復(fù)合材料葉片取代傳統(tǒng)金屬葉片,可以顯著減輕自身重量,有利于整機(jī)靈活布置,提高工作效率,降低噪聲,降低維護(hù)成本,滿足日益提高的性能要求。本文對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)進(jìn)行了研究,主要研究工作如下:1、綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料,研究了復(fù)合材料葉片類(lèi)零件發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)現(xiàn)狀,分析了適用于高速大扭角復(fù)合材料風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)性能計(jì)算的基本理論。2、高速大扭角復(fù)合材料風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析了葉片的材料體系,對(duì)葉片材料的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試,為葉片的設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算提供了力學(xué)性能參數(shù);分析了葉片的結(jié)構(gòu)形式和載荷特征,確定了葉片的鋪層厚度和鋪層角度。3、葉面典型結(jié)構(gòu)形式的性能研究。對(duì)可用于風(fēng)扇葉片的多種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行力學(xué)性能和工藝性研究,研究表明加強(qiáng)筋?yuàn)A芯結(jié)構(gòu)在彎曲載荷下的承載能力、彎曲剛度等力學(xué)性能較帽型和PMI泡沫夾芯結(jié)構(gòu)好。在工藝性上,加強(qiáng)筋?yuàn)A芯結(jié)構(gòu)和帽型夾芯結(jié)構(gòu)的工序多,工藝復(fù)雜,而PMI泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的工序較少,操作簡(jiǎn)便,工藝性好。4、葉片的有限元分析�；贏baqus建立了PMI泡沫夾芯結(jié)構(gòu)葉片和加強(qiáng)筋?yuàn)A芯結(jié)構(gòu)葉片的有限模型,對(duì)葉片進(jìn)行靜強(qiáng)度分析,計(jì)算葉片的蔡-吳失效系數(shù)和變形情況,結(jié)果表明葉片的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求,并研究了±45~°鋪層對(duì)葉片強(qiáng)度和剛度的影響。對(duì)葉片進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,通過(guò)Abaqus計(jì)算得到葉片的前10階固有頻率,并分析了葉片的多階振型。5、葉片的靜力學(xué)試驗(yàn)。試制了工藝性較好的PMI泡沫夾芯結(jié)構(gòu)葉片,利用LabVIEW編制了力-位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序,通過(guò)MGCplus和CATman軟件搭建了應(yīng)變采集系統(tǒng),用于葉片的靜力學(xué)試驗(yàn)。試驗(yàn)驗(yàn)證了葉片根部連接孔的擠壓強(qiáng)度和葉片的彎曲強(qiáng)度,測(cè)得了根部連接孔的變形以及葉片的各測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)變值。
【圖文】：

圖 1.1 GE90 風(fēng)扇葉片 圖 1.2 LEAP-X 風(fēng)扇葉片，采用復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的金屬材料制成的葉片能很好地實(shí)現(xiàn)同時(shí)消除了傳統(tǒng)鈦合金葉片兩側(cè)為了抗疲勞破壞而增加的阻尼,11]。國(guó)外在復(fù)合材料航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片領(lǐng)域技術(shù)相對(duì)成熟，取得的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究、成型技術(shù)研究、靜力學(xué)分析與試驗(yàn)外，研究andschuh K M, Miller S G, Sinnott M J 等研究了葉片前緣的沖擊i B, Duffy K, Kauffman J 等介紹了其全尺寸試驗(yàn)、振動(dòng)特性試驗(yàn)等合材料風(fēng)電葉片研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

圖 1.1 GE90 風(fēng)扇葉片 圖 1.2 LEAP-X 風(fēng)扇葉片，采用復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的金屬材料制成的葉片能很好地實(shí)現(xiàn)同時(shí)消除了傳統(tǒng)鈦合金葉片兩側(cè)為了抗疲勞破壞而增加的阻尼,11]。國(guó)外在復(fù)合材料航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片領(lǐng)域技術(shù)相對(duì)成熟，取得的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究、成型技術(shù)研究、靜力學(xué)分析與試驗(yàn)外，，研究andschuh K M, Miller S G, Sinnott M J 等研究了葉片前緣的沖擊i B, Duffy K, Kauffman J 等介紹了其全尺寸試驗(yàn)、振動(dòng)特性試驗(yàn)等合材料風(fēng)電葉片研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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1 高禹;李洋洋;王柏臣;于祺;王紹權(quán);董尚利;包建文;;先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2016年21期

2 劉暢;周光明;王狄輝;朱基煒;;整體中空夾層復(fù)合材料彎曲剛度研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2016年09期

3 王亞;白燕;龔杜弟;田旭;王少松;;瓦楞蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究[J];上海紡織科技;2016年06期

4 方路平;陸春;陳平;齊明雪;項(xiàng)松;;三種復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)在彎曲載荷下破壞行為研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2016年04期

5 黃政;熊鷹;楊光;;復(fù)合材料螺旋槳模型的應(yīng)變模態(tài)與振動(dòng)特性[J];中國(guó)艦船研究;2016年02期

6 陳巍;;先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)樹(shù)脂基復(fù)合材料技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];航空制造技術(shù);2016年05期

7 羅忠;郭健;朱云鵬;韓清凱;王德友;;考慮靜強(qiáng)度要求的旋轉(zhuǎn)直板葉片試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗨圃O(shè)計(jì)方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2016年09期

8 黃政;熊鷹;柳凱;楊光;;復(fù)合材料螺旋槳應(yīng)變模態(tài)計(jì)算與試驗(yàn)[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

9 羅忠;郭健;朱云鵬;王德友;;葉片動(dòng)力學(xué)相似試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)及其固有特性預(yù)測(cè)修正[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2015年07期

10 雷敏;;模型試驗(yàn)相似理論研究[J];企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā);2014年27期

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2 鄧海龍;鋪層參數(shù)對(duì)復(fù)合纖維風(fēng)機(jī)葉片性能的影響分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2013年

3 李琪;復(fù)合材料風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析[D];華北電力大學(xué);2013年

4 陳晴;船用復(fù)合材料螺旋槳性能預(yù)報(bào)及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2013年

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6 張春麗;復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2711661