明晰硅碳棒失效的关键影响因素
鉴于典型硅碳棒评价在材料研制与应用研究过程中的重要作用,为了缩短与国外的差距,加快推进SiC/SiC复合材料在国产航空发动机热端部件上的应用,围绕SiC/SiC复合材料典型硅碳棒的研究,建议可从标准化体系建设、测试平台能力建设、仿真分析技术发展等几个方面着手:
(1)制定硅碳棒设计方法,形成相应设计规范。航空发动机部件种类繁多,结构形式多样,有必要建立科学合理的元件特征结构识别提取方法,设计更能反映服役状态下的典型硅碳棒,而这有赖于测试评价、材料研制以及部件设计等各单位的协同集智攻关,加强交叉领域的深度融合;除了文中介绍的几种常见典型硅碳棒,根据不同航空发动机热端部件局部结构特征及工况特点,还可设计带螺栓孔硅碳棒〔a97+Y”形接头硅碳棒等,对于一些具有共性特征的结构,可制定规范的硅碳棒评价标准,推进硅碳棒性能数据库和标准体系建设,为行业内单位提供共性技术支撑。
(2)搭建测试平台,系统开展评价试验。加快推进面向工程应用的测试平台的建立,充分积累设计用数据。除了上述介绍的各类试验,根据不同的部件还可开展连接强度试验(包括复合材料一复合材料或金属一复合材料连接强度)、弯曲疲劳试验、高速旋转刮削试验、超转试验、环境试验等,因而需要进行相应评价能力的建设;同时可发展DIC ,AE、电阻测量及原位CT等多种技术手段对损伤行为和失效过程进行监测,进一步突破在线测试、精确测温、失效分析、寿命评估等关键技术,提升陶瓷基复合材料硅碳棒的测试评价技术能力。
(3)充分利用模拟仿真技术,缩短验证周期。航空发动机用SiC/SiC复合材料热端部件工作环境复杂,性能影响因素众多,开展模拟仿真分析技术研究,可以加快验证效率,明晰硅碳棒失效的关键影响因素,掌握材料设计准则,通过模拟预测和试验验证之间的反复迭代,持续提升正向设计能力,实现SiC/SiC复合材料既“能用”又“好用”。www.zbqunqiang.cn
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