【摘 要】
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安装在波音787客机发动机尾部的航空发动机变形齿装置,由于飞机在运行过程中通常会经历地表温度和高空温度的交替变化,在服役过程中必将产生热力耦合引起的疲劳问题,最终导致航空发动机变形齿材料的疲劳损伤,所以本文拟采用理论和仿真相结合的方式研究损伤对航空发动机变形齿力学性能的影响。主要研究内容如下:首先,在已有形状记忆合金材料本构模型的基础上,在Gibbs自由能中引入损伤因子,进而给出考虑损伤的形状记忆
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（11502284）； 中科院重点部署项目（KFZD-SW-435）； 中央高校基本科研业务费（3122020077）； 中央高校基本科研业务费（3122015C018）；
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安装在波音787客机发动机尾部的航空发动机变形齿装置,由于飞机在运行过程中通常会经历地表温度和高空温度的交替变化,在服役过程中必将产生热力耦合引起的疲劳问题,最终导致航空发动机变形齿材料的疲劳损伤,所以本文拟采用理论和仿真相结合的方式研究损伤对航空发动机变形齿力学性能的影响。主要研究内容如下:首先,在已有形状记忆合金材料本构模型的基础上,在Gibbs自由能中引入损伤因子,进而给出考虑损伤的形状记忆合金的本构模型,讨论不同损伤程度对不同初始相变状态下形状记忆合金材料的力学行为的影响;结果表明,随着损伤程度的增加,形状记忆合金滞回曲线减小,最大相变应变和临界应力均减小。其次,通过ABAQUS有限元软件仿真的手段,对基于形状记忆合金驱动的航空发动机变形齿单齿进行建模仿真,通过Python二次开发,引入损伤因子,进而讨论损伤对航空发动机变形齿单齿力学性能的影响,给出不同损伤程度下航空发动机变形齿单齿在热力耦合作用下应力分布和尖端挠度变化情况;结果表明,随着损伤程度的增加,航空发动机变形齿单齿的最大等效应力减小,最大尖端挠度逐渐增加。最后,结合ABAQUS软件,对航空发动机变形齿整体进行有限元建模,仿真分析损伤对航空发动机变形齿整体力学性能的影响,分别讨论了碳纤维复合板和形状记忆合金分别损伤时航空发动机变形齿整体的力学性能变化情况;结果表明,碳纤维复合板的损伤对航空发动机变形齿整体的力学性能影响较小,而形状记忆合金的损伤对其影响较大,随着损伤的增加,变形齿整体的最大等效应力逐渐减小,最大位移逐渐增加;而且较之航空发动机变形齿单齿的仿真,相同损伤程度下,整体的最大等效应力均大于单齿的情况,这是由于边界条件的改变导致两者受损伤影响程度不同。综上所述,本文讨论了损伤对航空发动机变形齿力学性能的影响,可为航空发动机变形齿的安全运营提供技术支撑,也可为形状记忆合金材料进一步在航空工程中的应用提供技术指导。
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