树脂基复合材料风扇叶片的多学科优化设计

admin · 发表于 2023-9-29 10:43:38

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风扇叶片是民用大飞机发动机的结构关键件，而具有轻质量、良好的气动稳定性和优异的减振性等优点的复合材料宽弦空心风扇叶片成为未来民用大飞机发动机设计研制的关键技术。为此，本文以流固耦合为基础，结合多学科优化技术，研究建立空心风扇叶片的结构设计方法，并开展树脂基复合材料风扇叶片的多学科优化研究，为我国民用大飞机发动机风扇叶片的结构设计奠定基础。首先，以NASA Rotor67风扇转子叶片为对象研究风扇叶片的流固耦合方法。对比研究了单向流固耦合和双向流固耦合的计算效率和计算精度，结果表明单向流固耦合分析的叶片等效应力最大值和变形较双向流固耦合结果相差不大，能较好地兼顾计算精度和优化效率。接着，在深入研究树脂基复合材料的材料属性和设计准则的基础上，提出并建立了一种树脂基复合材料空心风扇叶片的结构设计方法，并对叶片的强度和振动特性进行了研究，结果表明本文提出的树脂基复合材料空心风扇叶片的结构设计是可行的，且对于提高风扇叶片的强度和减重起到了显著的效果。最后，以多学科设计优化（MDO）技术为背景，提出了树脂基复合材料风扇叶片多学科优化设计的流程，解决了优化过程中学科间、应用软件间的信息传递题目，并通过树脂基复合材料风扇叶片的多学科优化设计验证了树脂基复合材料风扇叶片较传统金属风扇叶片重量轻，而且强度及振动性能好。本文研究得到的方法和结果为我国大飞机发动机风扇叶片的自行研制提供技术储备。关键词：树脂基复合材料，空心风扇叶片，流固耦合，强度与振动， MDO

树脂基复合材料风扇叶片的多学科优化设计

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