[发明专利]一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能评估方法

权利要求书

1.一种SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能评估方法，其特征在于，该方法设计复合材料环形试样的专用性能测试装置，该装置设有支撑模具，支撑模具由四个相同的半圆盘组成，上下各两个半圆盘：位于上部左右相对应的半圆盘采用固定销钉定位、固定螺栓固定，位于下部左右相对应的半圆盘采用固定销钉定位、固定螺栓固定；组装后，四个半圆盘呈上下对称、左右对称，形成圆柱结构的支撑模具；圆柱结构的支撑模具外圆周设计环形的凹槽，环形试样套设于凹槽；

采用外部增强结构复合材料整体叶环中的1件加强环，通过测试其拉伸性能来评估复合材料整体叶环高速旋转过程复合材料断裂强度；该方法具体包括如下步骤：

(1)将待测复合材料环形试样与专用性能测试装置匹配安装后，通过正交连接杆与力学试验机连接；

(2)实验采用位移控制方式，力学试验机横梁移动速率为1mm/min，获得复合材料环形试样的断裂应力；

(3)通过复合材料环形试样的断裂应力和受到拉伸载荷的截面积计算环形试样的断裂强度；

根据有限元软件对叶环的载荷分布的模拟结果，计算复合材料应力集中系数，修正混合定律公式，获得复合材料环形试样拉伸强度的混合定律计算公式为根据公式计算复合材料环形试样的断裂强度；

其中，σ_复合材料——复合材料环形试样拉伸强度，MPa；

σ_TMC——复合材料棒状试样拉伸强度，MPa；

σ_M——钛合金包套拉伸强度，MPa；

K_max——复合材料应力集中系数；

A_TMC——复合材料环形试样中复合材料面积，mm²；

A_M——复合材料环形试样中钛合金包套面积，mm²。

2.按照权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能评估方法，其特征在于，通过凹槽限位环形试样，避免两个相对应的半圆盘间出现微滑动造成拉伸方向与环形试样平面不同轴，支撑模具与环形试样间的匹配间隙为0.5mm。

3.按照权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能评估方法，其特征在于，专用性能测试装置采用上下两组高强度正交连接杆将支撑模具与力学试验机相连接，为了消除拉伸过程中环形试样出现微偏心，每组高强度正交连接杆设计为上下两个正交的连接杆：两个正交的连接杆之间通过高强销钉铰接，一个连接杆与支撑模具之间采用高强销钉铰接，另一个连接杆与力学试验机连接，形成正交双销钉连接结构。

4.按照权利要求3所述的SiC纤维增强钛基复合材料整体叶环性能评估方法，其特征在于，上下两组高强度正交连接杆为上部正交连接杆、下部正交连接杆，上部正交连接杆为连接杆A和连接杆B为上下正交设置，连接杆A和连接杆B之间通过高强销钉A铰接，连接杆A的上部与力学试验机相连接，连接杆B的下部与支撑模具的上部通过高强销钉B铰接；下部正交连接杆为连接杆D和连接杆C为上下正交设置，连接杆D和连接杆C之间通过高强销钉C铰接，连接杆C的下部与力学试验机相连接，连接杆D的上部与支撑模具的下部通过高强销钉D铰接。