Resumen

Las uniones atornilladas híbridas de CMC y superaleación han mostrado un gran potencial para ser utilizadas como componentes termoestructurales de sistemas de transporte espacial reutilizables, dadas las respectivas resistencias de estos dos materiales. En la excursión a alta temperatura de las juntas híbridas con las aeronaves y los vehículos espaciales, la diferencia sustancial en los coeficientes de expansión térmica de los materiales de CMC y superaleación inducirá una superposición compleja de la tensión inicial de montaje, la tensión térmica y la tensión de tracción alrededor de la zona de fijación, lo que podría conducir a un comportamiento de fallo desconocido de la estructura de la junta. Para resolver este problema, se estableció un modelo de elementos finitos integrado con un análisis de daños progresivos para simular el comportamiento termoestructural y el rendimiento de tracción a alta temperatura de la unión de un solo perno de material compuesto de C/SiC y una superaleación, utilizando el software ABAQUS. Se descubrió que la rigidez inicial de las uniones atornilladas híbridas de CMC/superaleación disminuye con el aumento de la temperatura aplicada bajo todos los niveles de holgura de los orificios de los pernos. Sin embargo, la capacidad de carga varía significativamente con el nivel de holgura inicial y la temperatura expuesta para la junta estudiada. El desajuste de expansión térmica generado entre los materiales de CMC y de superaleación provocó cambios significativos en la precarga de montaje y en la holgura de los orificios de los pernos a medida que se aplica la carga de alta temperatura a la junta. La evolución del comportamiento termoestructural en función de la temperatura se correlacionó con las variaciones de rigidez y carga de fallo de las juntas. Los nuevos hallazgos aportados son valiosos para el diseño estructural y la aplicación práctica de las uniones atornilladas híbridas de CMC/superaleación a altas temperaturas en las aeronaves de próxima generación.

• Materias:Motores (Mecánica) Vehículo espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Engines Space vehicles Aeronautical Engineering
• Palabras claves:cmc híbrido, comportamiento termoestructural, material de superaleación, superaleación, análisis de daño progresivo, desajuste de expansión térmica, coeficiente de expansión térmica, comportamiento de fallo desconocido, modelo de elementos finitos, comportamiento de tracción por temperatura
• Keywords:hybrid cmc, thermostructural behavior, superalloy material, superalloy, progressive damage analysis, thermal expansion mismatch, thermal expansion coefficient, unknown failure behavior, finite elements model, temperature tensile performance