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由于航空发动机在工作过程中,吸入沙粒会对叶片造成冲蚀磨损,这将导致发动机工作性能的下降,严重磨损时还将引起严重事故。国内目前对于发动机叶片强度的研究,主要考虑的是蠕变以及高低周疲劳所引起的损伤,而未全面考虑腐蚀、磨损、外物损伤等因素造成的损伤,研究时考虑磨损及外物打伤对发动机叶片损伤方面的影响,将会提高发动机叶片寿命以及强度预测的精度。 复合材料目前已经用于制造发动机风扇/压气机叶片及机匣等关键部件,是未来发展的重要方向之一,但对于复合材料叶片的损伤国内研究的还不是很全面。综合考虑复合材料极易出现的几种损伤情况以及冲蚀磨损对复合材料叶片强度方面的影响,研究冲蚀对提高复合材料叶片工作可靠性具有很重要的意义。 本文主要工作包括以下四个方面的内容: (1)开展复合材料层合板在不同冲蚀环境下的试验,得到了层合板的质量损失以及最大损伤面积等变化规律。 (2)结合复合材料层合板冲蚀试验、冲蚀过程的能量分析、现有的冲蚀理论和金属板的冲蚀机理进行数值模拟分析,得出适用于复合材料层合板的冲蚀损伤机理。 (3)基于SPH方法,对颗粒冲蚀进行数值模拟,研究了数值仿真过程中的主要SPH参数对仿真结果的影响并分析了造成影响的原因。 (4)使用合理的SPH参数对复合材料层合板冲蚀损伤进行数值模拟,研究了冲蚀过程的能量吸收、层合板损伤深度等参数的变化规律,得到的冲蚀损伤的现象与实验现象吻合较好。