项目名称: 三维编织复合材料风扇叶片高速冲击下的力学行为研究

项目编号: No.51475227

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 关玉璞

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 三维编织碳纤维增强树脂基复合材料风扇叶片是未来先进航空发动机的重要发展方向,对其进行高速冲击损伤失效机理及力学行为研究,可为航空涡扇发动机风扇叶片应用三维编织碳纤维增强树脂基复合材料奠定重要的理论基础。 本项目开展三维四向编织碳纤维增强树脂基复合材料准静态和动态力学性能测试;构造考虑高应变率效应的三维四向编织碳纤维增强树脂基复合材料的动态本构模型。进行三维四向编织碳纤维增强树脂基复合材料风扇叶片在100-400米/秒高速物体(鸟和小金属块)冲击下的损伤实验和数值分析;分析损伤失效机理和冲击能量吸收状况。 通过力学性能测试、高速冲击损伤实验、本构理论研究与数值分析,实现在三维四向编织碳纤维增强树脂基复合材料风扇叶片的高速冲击损伤失效机理、三维四向编织碳纤维增强树脂基复合材料的动态本构模型这两个关键科学问题上有所创新。

中文关键词: 风扇叶片;三维编织碳纤维增强树脂基复合材料;损伤机理;动态本构模型;高速冲击

英文摘要: The three dimensional braided carbon fiber reinforced resin-based composite fan blades are one of valuably developing directions for the future advanced aero engines. The research on the damage failure mechanism and mechanical behavior of three dimensional braided carbon fiber reinforced resin-based composite fan blades under high impact loading in the present project will be to establish a valuably theoretical foundation for using the three dimensional braided carbon fiber reinforced resin-based composite in the fan blades of aero turbonfans. In the present project the quasi-static and dynamic mechanical properties of the three dimensional 4-directional braided carbon fiber reinforced resin-based composite are measured and tested. The dynamic constitutive model of the three dimensional 4-directional braided carbon fiber reinforced resin-based composite regarding the effect of high strain rate is builded.The damage experiments and the numerical analysis are carried out for the three dimensional 4-directional braided carbon fiber reinforced resin-based composite fan blades impacted by the bird, and the small metal biscuit, at the high velocities of 100-400m/s. The damage failure mechanism and the impact energy absorbed is analyzed. Through the measurements of mechanical properties, the experiments of the high velocity impacting damage, researching the constitutive theories and the numerical analysis, in two key scientific problems of the damage failure mechanism for three dimensional 4-directional braided carbon fiber reinforced resin-based composite fan blades and the dynamic constitutive model for three dimensional 4-directional braided carbon fiber reinforced resin-basde composites, the innovate will be attained.

英文关键词: Fan blade;Three dimensional braided carbon fibre rainforced resin-based composite;Damage mechanism;Dynamic constitutive model;High impact

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