涡扇发动机风扇叶片鸟击机械损伤仿真研究

发布时间：2017-08-31 00:28

  本文关键词：涡扇发动机风扇叶片鸟击机械损伤仿真研究

  更多相关文章： 叶片 外物撞击 机械损伤 本构模型参数 有限元修正

【摘要】：本文在前人的研究鸟撞击的成果的基础上,对鸟撞航空发动机叶片进行较为深入了研究,探究了高速旋转风扇叶片的外物损伤的机理,借助现代先进的数值计算方法对高速旋转叶片的外物损伤进行较为系统的研究。利用优化软件通过迭代计算得到模型参数的最优解,鸟撞击叶片本身就是随机的,将鸟的飞行速度和撞击区域两个不确定因素作为研究对象,运用数理统计中的三元数区间理论确定鸟撞叶片结构的应力的广义概率密度函数方法以及鸟撞叶片结构广义可靠性计算公式。论文主要研究内容为:1、简单介绍了鸟撞击飞机的研究背景、意义以及国内外地研究现状,然后研究了鸟撞弹性动力学和外物撞击的理论基础及数值计算方法。2、介绍了高速旋转风扇叶片的外物损伤的机理。结合数值计算,得出了由叶片复杂运动引起的外物相对撞击参数对叶片损伤的影响规律:撞击部位与叶尖越靠近,或旋转角速度越大,或bzV越大,外物对于叶片初始相对的撞击速度同样会越大,其受损越严重,同时,损伤模式同样把?角改变更多,外物对叶片撞击时接触撞击力同样会更大,那么叶片受损更多。3、对CFM56-5B模型中用到的的鸟体本构模型参数进行有限元修正,以实体发动机风扇叶片为研究对象,建立了理想撞击模型的数值仿真,得到一系列叶片变形图、应力以及位移曲线,得出CFM56-5B发动机风扇叶片受鸟撞击的机械损伤与鸟体撞击的速度及撞击叶片的位置有着很大的关系。4、运用三元区间数理论进行计算,确定CFM56-5B型风扇模型中鸟撞叶片结构应力的广义概率密度函数及叶片结构的广义可靠性计算公式。
【关键词】：叶片 外物撞击 机械损伤 本构模型参数 有限元修正
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V235.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 鸟撞研究的意义11-12
• 1.2 鸟撞问题的研究现状12-14
• 1.3 鸟撞问题的特点及研究方法14-15
• 1.3.1 鸟撞问题的特点14
• 1.3.2 鸟撞问题的研究方法14-15
• 1.3.2.1 工程试验方法14
• 1.3.2.2 数值分析方法14-15
• 1.4 论文的结构安排15-17
• 第二章 叶片外物撞击的理论基础17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 弹性动力学的基本理论和数值计算方法17-21
• 2.2.1 弹性动力学运动方程17-18
• 2.2.2 弹性动力学方程系统18-19
• 2.2.3 弹性动力学的Hamilton变分原理及其有限元方程19-21
• 2.2.3.1 弹性动力学的Hamilton变分原理19
• 2.2.3.2 弹性动力学的有限元数值计算19-21
• 2.3 系统撞击的基本控制微分方程21-22
• 2.4 空间的有限元离散化22-24
• 2.5 接触-碰撞界面算法24-28
• 2.5.1 接触约束体系的力学条件和几何条件24-25
• 2.5.2 接触-碰撞的有限元数值计算25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 高速旋转叶片受撞击损伤分析29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 叶片损伤受撞击相对运动的影响原理29-37
• 3.2.1 运动性分析29-32
• 3.2.2 分析受力和能量32-33
• 3.2.3 分析参数值33-37
• 3.2.3.1 初始安装角干扰34-35
• 3.2.3.2 旋转角速度 ? 和旋转半径r以及平移速度bzV的影响35-37
• 3.3 分析软体撞击多叶片受损37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 确定与修正鸟撞有限元模型参数40-50
• 4.1 引言40-41
• 4.2 分析计算鸟撞模型数值精度的干扰因素41-45
• 4.2.1 鸟撞叶片有限元数值模拟方法41-42
• 4.2.2 鸟体模型42-45
• 4.3 修正鸟体材料参数45-48
• 4.3.1 待修正的鸟体材料参数46-47
• 4.3.2 目标函数47-48
• 4.3.3 最优材料参数值48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 CFM56-5B型发动机风扇叶片鸟撞击有限元仿真分析50-56
• 5.1 引言50
• 5.2 设定仿真模型与材料参数50-51
• 5.2.1CFM56-5B型发动机风扇的三维建模50
• 5.2.2 鸟体的三维建模50-51
• 5.3 有限元仿真51-53
• 5.3.1SPH方法51
• 5.3.2 材料本构模型构建及相关参数设定51-52
• 5.3.3 单元设定52-53
• 5.4 算例分析53-55
• 5.4.1 撞击过程数值模拟53-55
• 5.4.1.1 叶片位置模拟53
• 5.4.1.2 鸟撞叶片仿真53-55
• 5.4.2 叶片位移及应力作用分析55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 鸟撞不稳定性分析56-64
• 6.1 引言56
• 6.2 鸟撞不确定性概论56-57
• 6.3 三元区间数内涵57-60
• 6.4 实例探索60-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 论文工作总结64-65
• 7.2 未来工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

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本文编号：762401