《表2 SiC/TC4复合材料轴结构承载能力计算》

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《复合材料涡轮轴结构力学性能预测方法验证及优化设计》

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根据试验件真实模型，简化试验件法兰盘加载结构，建立SiC/TC4复合材料轴结构计算模型，试验件总长208mm，试验段长10mm，轴结构试验段内部为三明治结构，即金属-复合材料-金属结构，其余部分为金属结构，试验段为铺层方案为（±45）°，共6层0.8mm。计算在扭转载荷作用下SiC/TC4复合材料轴结构试验件的响应情况及承载能力。扭矩载荷作用下，在一定的约束条件下施加阶梯扭矩载荷，载荷分别为1000Nm、2000Nm、3000Nm、4000Nm、5000Nm，分别计算不同扭矩载荷作用下的响应，计算结果，如表1所示。通过对计算模型进行有限元模型进行计算，得到试验件危险位置应力云图，危险位置，如图3所示。通过危险位置云图可以看出，试验件危险位置为其中间截面处，故提取计算模型中间截面位置处所有节点的应变及位移结果。根据层合轴本构关系，将SiC/TC4复合材料层应力转化为沿纤维方向1向，垂直纤维方向2向及切向，对应的应力为σ1、σ2、τ12。通过仿真计算得到复材料危险层纤维方向应力与外金属包套等效应力，如表2所示。