【技术实现步骤摘要】
一种树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法
本公开涉及航空发动机
，尤其涉及一种树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法。
技术介绍
碳纤维增加树脂基复合材料因其高比强度、高比刚度和性能可设计的优点，在航空发动机领域具有广阔的应用前景。航空发动机对结构减重、高推重比的追求是永无止境的。复合材料构件的使用是提高发动机推重比的重要方式，特别是那些结构相对简单的大型薄壁机匣类构件，采用复合材料替换常规的钛合金，可实现机匣15％以上的减重收益。树脂基复合材料的性能与其制造成型方式有直接关系，采用多个不同角度单向带或织物层叠而成的复合材料层板在不同方向、不同位置可获得不同的强度和刚度性能，因此复合材料铺层设计是复合材料机匣构件设计的关键步骤。圆柱形机匣是航空发动机种类繁多的零组件中重要的一类零件，机匣上往往存在机匣筒体、筒体开孔和轴向安装边等三种特征结构，如图1所示。采用碳纤维增加树脂基复合材料层板制备这类机匣构件时，需要根据机匣受载情况针对性的开展不同位置的铺层设计，实现材料优势的最大利用。目前，复合材料圆柱形机...
【技术保护点】
1.一种树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：机匣筒体主铺层设计：/n根据机匣筒体的载荷条件和几何约束，设定初始铺层数N，通过计算机列出所有铺层组合方案，分别计算出每个方案中复合材料筒体层板各单层的正轴应力，由正轴应力获取该方案中的最大强度系数；再将各方案的最大强度系数按升序的方式进行排序，最后将最大强度系数小于1的对应铺层方案作为该机匣筒体主铺层的备选方案；/n结合复合材料结构标准和铺层方案强度试验，从该备选方案中获取一组或多组优选方案；/n步骤2：机匣筒体开孔补强铺层设计：/n根据步骤1中选定的筒体主铺层方案，设定初始筒体开孔补强...
【技术特征摘要】
1.一种树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：机匣筒体主铺层设计：
根据机匣筒体的载荷条件和几何约束，设定初始铺层数N，通过计算机列出所有铺层组合方案，分别计算出每个方案中复合材料筒体层板各单层的正轴应力，由正轴应力获取该方案中的最大强度系数；再将各方案的最大强度系数按升序的方式进行排序，最后将最大强度系数小于1的对应铺层方案作为该机匣筒体主铺层的备选方案；
结合复合材料结构标准和铺层方案强度试验，从该备选方案中获取一组或多组优选方案；
步骤2：机匣筒体开孔补强铺层设计：
根据步骤1中选定的筒体主铺层方案，设定初始筒体开孔补强层数N'，将复合材料层板简化为正交各向异性板，采用各向异性板公式计算孔边的应变分布，再结合弹性力学叠加原理和复合材料层板理论，计算得到每个方案中孔边不同铺层方向单层的正轴应力；由正轴应力获取该方案的最大强度系数；最后将各方案最大强度系数按升序的方式进行排序，将最大强度系数小于1的对应补强铺层方案作为该机匣筒体开孔补强铺层的备选方案；
结合复合材料结构标准和铺层方案强度试验，从该备选方案中获取一组或多组优选方案；
步骤3：机匣安装边补强铺层设计：
根据步骤1中选定的筒体主铺层方案，设定初始安装边补强层数N”，计算每个铺层方案中安装边各单层的正轴应力；由正轴应力获取该方案的最大强度系数，然后将各方案的最大强度系数按升序的方式进行排序，将最大强度系数小于1的对应补强方案作为该机匣筒体安装边补强铺层的备选方案；
结合复合材料结构标准和补强铺层方案强度试验，从该备选方案中获取一组或多组优选方案。
2.根据权利要求1所述的树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法，其特征在于，所述载荷条件包括机匣筒体受到内压p、轴向力F、扭矩T；所述几何约束包括机匣长度L，机匣半径R，机匣筒体厚度h。
3.根据权利要求1所述的树脂基复合材料的圆柱形机匣铺层设计方法，其特征在于，步骤2中，层板孔边单层正轴应力...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉龙，张春兰，伍鑫，陈佳，刘巧沐，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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