陶瓷基小复合材料高温无氧疲劳行为研究与寿命预测

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hiss006
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
SiC/SiC 复合材料因其各方面优异的性能,在航空航天领域有着广泛的应用前景。但是在长期高温的服役环境下,疲劳失效是SiC/SiC复合材料发生的主要失效形式之一,研究SiC/SiC复合材料的疲劳性能对其实际应用有重大意义。于是本文以不同界面-工艺的SiC/SiC小复合材料为研究对象,研究其室温与高温无氧环境下的疲劳性能。
  首先为了实现SiC/SiC小复合材料高温无氧环境下的疲劳试验,本文自主设计并搭建了一套高温无氧疲劳试验系统,并开展了不同界面-工艺的SiC/SiC小复合材料室温与800度无氧疲劳试验,得到了S-N曲线与迟滞回线等试验数据。
  在大量试验数据的基础上,分析材料的疲劳失效机理,本文建立了一种SiC/SiC小复合材料室温疲劳极限预测模型,预测值与试验值吻合的较好,说明了本文模型的合理性;结合剪滞模型,本文建立了 SiC/SiC 小复合材料的室温疲劳细观损伤模型包括基体开裂模型、界面脱粘模型、界面滑移模型、界面磨损模型与纤维断裂模型,最后提出了一种 SiC/SiC 小复合材料的室温疲劳寿命预测模型,疲劳寿命预测散度小于4倍。
  最后在室温疲劳极限预测模型与疲劳寿命预测模型的基础上,本文对上述模型进行完善与修正,提出了高温无氧疲劳极限预测模型与疲劳寿命预测模型。高温无氧疲劳极限预测模型提高了室温疲劳极限的预测精度,并在一定程度上实现了 SiC/SiC 小复合材料高温无氧疲劳极限的预测;高温无氧疲劳寿命预测散度小于6倍。
其他文献
变循环发动机(VCE)是下一代飞行器的最有前景的动力方案,而前涵道引射器(FVABI)是变循环发动机变涵道比的关键部件之一。本文利用数值仿真得到了前涵道引射器的基本流场特征并进行了优化设计,通过理论分析、数值仿真以及试验研究对前涵道引射器掺混特性进行研究,设计了气动性能良好的前涵道引射器,得到了设计前涵道引射器的经验,分别与分流段、后涵道引射器(RVABI)进行了匹配分析,初步研究了强化掺混的方法
为了满足直升机的多种任务需求,螺旋桨要实现大范围的变速,变转速动力涡轮具有多工作状态、宽转速范围适应性,技术发展相对成熟,能较好实现变速。但转速变化时,动力涡轮会出现较多流动问题,导致了动力涡轮设计过程中的诸多挑战,必须通过先进的方法对动力涡轮进行优化设计。首先,针对巡航状态下不同转速工况进行数值模拟,通过性能参数对比发现涡轮膨胀比、功率、效率随转速的下降而下降,且对第二级的影响较大,功分配随转速
学位
SiC_f/Ti复合材料作为航空发动机低压涡轮轴、整体叶环等结构的新型候选材料之一,由于工作载荷波动和外界环境激励等因素,其在服役过程中将不可避免产生振动。与传统金属材料不同,SiC_f/Ti复合材料组成与失效机理更为复杂,传统宏观振动方法难以直接用于该材料。采用宏细观的分析方法对SiC_f/Ti复合材料的振动性能开展研究,将为其在航空发动机上的应用提供理论支持。本论文采用理论推导、数值模拟与有限
学位
随着发动机性能需求的进一步提升,发动机控制方式已经从传统控制逐渐向着智能控制的方向发展。本文以某型涡扇发动机为研究对象,开展了基于模型的航空发动机智能学习控制方法研究。针对进口畸变的问题,讨论了进口畸变对进气道、风扇的影响,引入畸变指数以描述进口畸变的程度,并根据畸变指数对进口总压恢复系数以及风扇部件特性进行修正,建立了进口畸变影响下的发动机部件级模型。并对模型进行了仿真测试。针对航空发动机的强非
传统航空发动机已经逐渐不能满足性能发展和环境可持续发展的需要。而多电发动机技术可使发动机的效率和性能得到全面优化,因此备受世界发达国家关注。航空电动燃油泵替换传统的附件齿轮箱驱动燃油泵,能够提高发动机燃油系统效率,是多电发动机发展的关键技术之一。本文针对航空电动燃油泵高性能、高可靠性的要求,对其进行了流量特性分析、仿真建模、控制性能研究和试验研究,主要包括以下几点。针对电动燃油泵试验系统组成复杂、
传统电网输电损耗大,能源利用效率低,环境友好度差。分布式电源如风力发电机、微型燃气轮机等具有装机容量小,使用灵活,环境友好的特点。将分布式电源组成微电网可使其具有自愈,稳定,兼容的特点。采用容错控制技术可提高发电系统的冗余和可靠性,避免发生事故造成经济损失,发电系统的容错控制研究具有重大的研究意义和实际价值。本文在微型燃气轮机发电系统的孤岛运行模式下,针对微型燃气轮机执行机构故障,提出了对外干扰及
学位
直升机在沙漠地带起降过程中,发动机吸入的砂尘可能对压气机叶片造成严重的冲蚀损伤,引发发动机故障。研究表明,在叶片表面涂覆涂层能有效改善其抗冲蚀性能,开展砂尘冲蚀对涂层损伤及叶片振动特性影响研究,可对涂层结构设计提供参考,提高发动机工作效益。本文主要工作结论如下:(1)通过高速冲蚀试验台,对带TiN涂层的不锈钢试件进行了冲蚀试验,提取TiN的质量冲蚀率,研究其不同条件下的损伤规律。结果表明:TiN冲
涡轴发动机是直升飞机的动力来源,确保发动机稳定安全的运行对飞机的各项飞行作业都有着重要的意义。由于长期工作在复杂的环境下,发动机发生故障在所难免。随着发动机设计水平的提高,故障数据的获取难度也越来越大,因此基于单分类算法的涡轴发动机故障检测研究也越来越迫切。基于上述的分析,本文通过对几种常用于发动机故障检测的机器学习算法进行改进提出了多个新的算法,并将提出的算法用于设计涡轴发动机故障检测分类器,取
复合材料因其相较于传统金属材料具有质量轻、比强度高、比刚度大、阻尼性能好等特点,在航空航天领域的各承力系统部件中已被广泛使用。航空航天领域中动力系统和承力构件承受动载荷作用时,往往伴随着振动的产生,振动对系统和构件一般来说都是有害的,所以航空航天系统中的部件振动性能研究愈发受到重视;与此同时复杂的承载环境和逐渐提高的持续工作性能要求使复合材料的疲劳问题日益凸显。因此进行疲劳对复合材料振动模态参数的
学位
针对强非线性的涡轴发动机,其控制过程有一系列的参数限制,传统带前馈补偿的PI闭环控制器对过渡态控制效果不佳。为了满足动态控制过程中参数限制要求,本文开展了涡轴发动机非线性模型预测控制方法研究。由于预测模型依赖涡轴发动机部件级模型,因此对部件级模型精度要求较高。利用试车数据对涡轴发动机部件级模型进行了修正,修正了压气机、燃气涡轮、动力涡轮的流量特性和效率特性,使部件级模型与试车数据间的误差满足精度要