一种复合材料泡沫夹芯结构风扇叶片设计
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- 英文论文题名：DESIGN FOR A COMPOSITE FAN BLADE WITH FOAM SANDWICH STRUCTURE
- 论文作者：黄娅琳 ; 邢素丽 ; 鞠苏 ; 刘钧 ; 曾竟成
- 英文论文作者：HUANG Ya-lin ; XING Su-li ; JU Su ; Liu Jun ; College of Aerospace Science and Engineering ; National University of Defense Technology
- 年：2016
- 作者机构：国防科学技术大学航天科学与工程学院;
- 论文关键词：复合材料 ; 风扇叶片 ; 结构设计 ; 有限元分析
- 英文论文关键词：composite ; fan blades ; structure design ; finite element method
- 会议召开时间：2016-09-22
- 会议录名称：第二十一届全国玻璃钢/复合材料学术年会论文集（《玻璃钢/复合材料》2016增刊）
- 语种：中文
- 分类号：TB332
- 学会代码：EUGQ
- 会议名称：第二十一届全国玻璃钢/复合材料学术年会
- 会议地点：中国黑龙江哈尔滨
- 主办单位：中国硅酸盐学会玻璃钢分会
- 学会名称：中国硅酸盐学会
- 页数：6
- 文件大小：1865k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
针对某轴流风扇叶片对结构刚度和重量的要求,提出了一种碳纤维复合材料蒙皮、内置格栅加强筋、中空部分填充聚酰亚胺泡沫的新型复合材料泡沫夹芯叶片结构。有限元分析结果表明,该复合材料泡沫夹芯结构叶片满足使用工况下对结构刚度、强度的要求;结构中设置的碳纤维格栅加强筋及填充泡沫均能有效提高叶片刚度,减小叶尖变形,改善应力分布。对该复合材料叶片结构的格栅加强筋和蒙皮参数进行优化设计,优化结果表明,与铝合金空心叶片和钛合金空心叶片相比,在相同结构刚度下,复合材料泡沫夹芯结构叶片能分别实现减重35.86%和61.54%。
In order to meet the structural rigidity and weight requirements of an axial fan blades,a new composite foam sandwich structure with carbon fiber composite skins,lattice ribs and polyimide foam filled in the hollow portion was proposed.The FEA result indicates that the composite foam sandwich structure of the blade satisfies the requirement for structural rigidity and strength in operating conditions.What's more,ribs and foams filled in the structure can effectively improve the properties of blade including the stiffness,stress distribution and tip deformation.The optimization results show that compared with aluminum and titanium hollow blades with the same structural rigidity,weight savings of 35.86%and 61.54%can be achieved by adopting the composite foam sandwich structure.
In order to meet the structural rigidity and weight requirements of an axial fan blades,a new composite foam sandwich structure with carbon fiber composite skins,lattice ribs and polyimide foam filled in the hollow portion was proposed.The FEA result indicates that the composite foam sandwich structure of the blade satisfies the requirement for structural rigidity and strength in operating conditions.What's more,ribs and foams filled in the structure can effectively improve the properties of blade including the stiffness,stress distribution and tip deformation.The optimization results show that compared with aluminum and titanium hollow blades with the same structural rigidity,weight savings of 35.86%and 61.54%can be achieved by adopting the composite foam sandwich structure.
引文
[1]梁春华.高性能航空发动机先进风扇和压气机叶片综述[J].航空发动机,2006,32(3):48-52.
[2]刘强,赵龙,黄峰.商用大涵道比发动机复合材料风扇叶片应用现状与展望[J].航空制造技术,2014(15):58-62.
[3]胡殿印,彭苗娇,王荣桥,等.树脂基复合材料风扇叶片的优化设计[J].航空动力学报,2012,27(7):1630-1637.
[4]李杰.GE公司复合材料风扇叶片的发展和工艺[J].航空发动机,2008,34(4):54-55.
[5]Mecham M.Composite Power[J].Aviation Week&Space Technology,2006,164(16):48.
[6]Miller F P,Vandome A F,Mcbrewster J,et al.General Electric GEnx[M].Alphascript Publishing,2010.
[7]迈克尔·梅湛.GEnx更多采用复合材料的发动机[J].国际航空,2006(5):42-43.
[8]刚铁.宽弦空心风扇叶片结构设计及强度分析研究[D].南京:南京航空航天大学,2005.
[9]纪福森,丁拳,李惠莲.某结构空心风扇叶片设计与分析[J].航空发动机,2013,39(4):42-44.
[2]刘强,赵龙,黄峰.商用大涵道比发动机复合材料风扇叶片应用现状与展望[J].航空制造技术,2014(15):58-62.
[3]胡殿印,彭苗娇,王荣桥,等.树脂基复合材料风扇叶片的优化设计[J].航空动力学报,2012,27(7):1630-1637.
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[6]Miller F P,Vandome A F,Mcbrewster J,et al.General Electric GEnx[M].Alphascript Publishing,2010.
[7]迈克尔·梅湛.GEnx更多采用复合材料的发动机[J].国际航空,2006(5):42-43.
[8]刚铁.宽弦空心风扇叶片结构设计及强度分析研究[D].南京:南京航空航天大学,2005.
[9]纪福森,丁拳,李惠莲.某结构空心风扇叶片设计与分析[J].航空发动机,2013,39(4):42-44.