平板條葉片撞擊金屬靶板數(shù)值方法研究.pdf

1、航空發(fā)動機機匣需要要具有很好的包容能力，不能讓轉(zhuǎn)子碎片擊穿機匣，造成飛機的二次損壞。航空大國在民用和軍用航空發(fā)動機規(guī)范中都有專門條文對包容性做出嚴(yán)格規(guī)定，我國自行研制的大飛機渦扇發(fā)動機，要取得適航證，就必須通過包容性驗證．為了研究航空發(fā)動機機匣的包容性問題，本文將航空發(fā)動機風(fēng)扇葉片碎片和機匣包容區(qū)簡化為平板條葉片和金屬靶板，分別研究平板條葉片撞擊金屬等厚靶板過程及數(shù)值評定方法、平板條葉片撞擊加筋結(jié)構(gòu)金屬靶板數(shù)值仿真方法及加強筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)

2、計方法。
　　 結(jié)合打靶試驗，通過建立平板條葉片撞擊金屬等厚靶板的計算模型，顯式求解沖擊過程，計算不同彈靶結(jié)構(gòu)下金屬靶板的彈道極限和殘余速度，獲得了與試驗非常吻合的結(jié)果。由于彈體和塞柱之間多次撞擊，靶板在沖擊過程中多次回彈，靶板呈現(xiàn)多種破壞方式。靶板未擊穿時，其變形撓度滿足指數(shù)函數(shù)形式的經(jīng)驗公式；靶板被擊穿時，殘余速度和初速度關(guān)系滿足Recht-Ipson公式。研究發(fā)現(xiàn)使用破壞勢能法和K.A貝爾金公式用來計算靶板的彈道極限速度在

3、工程上是可行的。
　　 為研究加強筋結(jié)構(gòu)對包容能力的影響，建立了平板條葉片撞擊加筋結(jié)構(gòu)金屬靶板的數(shù)值仿真模型，并且細化和修正了航空發(fā)動機機匣和葉片材料TC4的本構(gòu)模型參數(shù)．仿真結(jié)果顯示，加筋板的失效形式主要有局部剪切沖塞、整體彈塑性變形、背部花瓣形破壞、沿加強筋撕裂、靶板橫向撕裂等．研究結(jié)果表明工程上將加強筋簡化為等效厚度的計算方法是可行的，且相同質(zhì)量的加筋板結(jié)構(gòu)比等厚板抗沖擊性能好，建議航空發(fā)動機機匣包容區(qū)域應(yīng)盡量設(shè)計成帶加強

4、筋結(jié)構(gòu)以增強包容能力。
　　 在平板條葉片撞擊加筋結(jié)構(gòu)靶板的數(shù)值仿真基礎(chǔ)上，分析加強筋的布置對殘余速度和彈道極限的影響，以期找到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的途徑。計算結(jié)果表明：葉片撞擊區(qū)域布置加強筋數(shù)目越多，靶板抗沖擊性能越好，為減輕重量，布置2～3條加強筋是合理的；而非撞擊區(qū)域的加強筋影響不大，可以不設(shè)置。比較了相同質(zhì)量情況下加強筋不同高度與厚度時的抗沖擊性能，計算結(jié)果表明加強筋設(shè)置成細高型抗沖擊性能更好，同等重量的“T”型加強筋比“I”型加強