本发明涉及复合材料结构设计与应用，具体涉及一种二维和三维复合材料混合机匣及铺层结构设计方法。
背景技术：
1、纤维增强复合材料取代金属用于飞机发动机机匣已是一种趋势，目前很多新研发的高性能大涵道比航空发动机大量采用纤维增强树脂基复合材料fiber reinforcedpolymer composites（frp）包容机匣。随着包容机匣材料及结构设计的不断优化，目前已发展出多种不同结构形式的复合材料机匣。二维纤维增强复合材料由于其优异的强度和刚度性能被广泛应用于机匣结构，如genx发动机采用二维三轴编织纤维增强复合材料机匣就是一种典型的二维复合材料机匣。但是二维复合材料常规结构层间性能较差，受冲击后易产生分层破坏和大面积裂纹扩展。而三维结构复合材料由于在厚度方向存在纤维增强，能够有效抵抗冲击分层，随后改进为三维机织工艺被应用于如leap等发动机的机匣结构。虽然三维机织复合材料具有优异的抗裂纹萌生和扩展性，但是三维复合材料在引入接结纱后降低材料的刚度和强度，同时大大减弱其包容能力，使复合材料的抗外物冲击性能减弱。如何实现多种形式的复合材料的性能和结构优化改进，提升复合材料机匣的包容能力的同时提高其抗分层和损伤能力，成为复合材料包容机匣结构优化设计的关键研究内容之一。但是均未涉及到2维与3维复合材料结构混合的铺层。综上所述，目前的研究中均未涉及到2维和3维复合材料结构混合铺层设计发动机包容机匣的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种二维和三维复合材料混合机匣及铺层结构设计方法解决了现有技术未结合二维纤维复合材料和三维纤维复合材料，无法解决二维纤维复合材料的常规结构层间性能较差，以及三维纤维复合材料的抗外物冲击能力弱且包容能力低的问题。
2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
3、提供了一种二维和三维复合材料混合机匣，混合机匣为环状机匣；环状机匣的机匣总层数为层，包括层二维复合材料层和层三维复合材料层，且；其中：
4、层二维复合材料层的结构类型均不同；
5、层三维复合材料层的结构类型均不同；
6、二维复合材料层和三维复合材料层按照预设比例进行混合铺层。
7、进一步地，每个二维复合材料层的二维连续纤维复合材料的结构类型均不同；丝束和织物的结构类型包括单向铺层、展宽机织、斜纹编织以及斜纹多轴编织。
8、进一步地，每个三维复合材料层的三维连续纤维复合材料均不同；三维连续纤维复合材料包括丝束、织物、三维四向编织复合材料和三维多向编织复合材料。
9、进一步地，层二维复合材料层对应的层厚均不同；层三维复合材料层对应的层厚均不同。
10、进一步地，混合铺层的方式有种，对应的计算公式为：
11、。
12、进一步地，若各个所述二维复合材料层采用相同的结构类型，且各个所述三维复合材料层采用相同的结构类型，则混合铺层方式有种，对应的计算公式为：
13、。
14、提供了一种铺层结构设计方法，其包括以下步骤：
15、s1、确定二维复合材料层的层数和厚度；
16、s2、确定三维复合材料层的层数和厚度；
17、s3、计算混合机匣的机匣总层数和总厚度；
18、s4、根据二维连续纤维材料和三维连续纤维材料的特性，结合实际需求，选取各二维复合材料层和各三维复合材料层的材料及其结构类型；
19、s5、基于机匣总层数、总厚度以及厚度、，计算混合机匣的各复合材料层的混合铺层方式；
20、s6、根据预设比例和混合方式，将各二维复合材料层和各三维复合材料层进行铺叠混合。
21、本发明的有益效果为：
22、本发明扩充了复合材料机匣的结构簇多样性，将复合材料机匣的设计数量大幅度提升，同时基于以上任意组形成的复合机匣结构力学性能更好，通过二维复合材料混合三维复合材料结构以提高结构止裂和抗分层能力；提供了一种复合材料机匣，采用二维复合材料与三维复合材料进行混合，结合两种复合材料的优点，可以增加机匣的抗冲击性，并提升包容能力、减轻重量、提高燃油效率、降低噪音以及提高整机效率等优势。
1.一种二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：混合机匣为环状机匣；所述环状机匣的机匣总层数为层，包括层二维复合材料层和层三维复合材料层，且；其中：
2.根据权利要求1所述的二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：每个所述二维复合材料层的二维连续纤维复合材料的结构类型均不同；所述二维连续纤维复合材料包括丝束和织物；所述丝束和织物的结构类型包括单向铺层、展宽机织、斜纹编织以及斜纹多轴编织。
3.根据权利要求1所述的二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：每个所述三维复合材料层的三维连续纤维复合材料均不同；所述三维连续纤维复合材料包括丝束、织物、三维四向编织复合材料和三维多向编织复合材料。
4.根据权利要求1所述的二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：所述层二维复合材料层对应的层厚均不同；所述层三维复合材料层对应的层厚均不同。
5.根据权利要求2所述的二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：所述混合铺层的方式有种，对应的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的二维和三维复合材料混合机匣，其特征在于：若各个所述二维复合材料层采用相同的结构类型，且各个所述三维复合材料层采用相同的结构类型，则混合铺层方式有种，对应的计算公式为：
7.一种基于权利要求1至6任一所述的二维和三维复合材料混合机匣的铺层结构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
