航空發(fā)動機葉片丟失激勵下整機響應(yīng)分析.pdf

1、大涵道比渦扇發(fā)動機風(fēng)扇葉片丟失事件是現(xiàn)代航空飛行安全的重要威脅之一。由于存在高應(yīng)變率、大變形、結(jié)構(gòu)部件間強耦合及多種非線性等因素，使得風(fēng)扇葉片丟失過程中的力學(xué)現(xiàn)象分析極為復(fù)雜。本文通過試驗和數(shù)值仿真分析，對葉片丟失條件下航空發(fā)動機外傳載荷、整機響應(yīng)等開展研究，可為渦扇發(fā)動機的安全性評估提供方法。
　　論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　?。?）參考典型大涵道比渦扇發(fā)動機的承力結(jié)構(gòu)，搭建了葉片丟失旋轉(zhuǎn)試驗臺，進行了不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下

2、的葉片丟失試驗；試驗中，采用高速攝影記錄試驗過程，并錄取了關(guān)鍵位置點的加速度數(shù)據(jù)。觀察試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)撞擊過程為：丟失葉片葉尖首先撞擊機匣，隨后葉片受持續(xù)旋轉(zhuǎn)的追隨轉(zhuǎn)子撞擊后沿機匣內(nèi)壁滑動，丟失葉片傾倒，最終葉根橫向撞擊機匣。各測點加速度響應(yīng)幅值從大到小依次為：風(fēng)扇機匣、中介機匣和渦輪機匣，且葉片飛斷轉(zhuǎn)速越大加速度響應(yīng)也越大。
　?。?）根據(jù)試驗臺及試驗件的實際結(jié)構(gòu)，在前處理軟件Hypermesh中進行了全三維建模，利用顯式有限元軟件

3、LS-Dyna進行了瞬態(tài)有限元仿真分析，并與試驗數(shù)據(jù)對比。仿真結(jié)果較好模擬了試驗中葉片撞擊過程；而加速度響應(yīng)幅值隨工況不同存在一定誤差，曲線趨勢與試驗結(jié)果相同，大體存在兩個峰值，基本驗證了仿真方法的有效性。
　?。?）對某型真實大涵道比渦扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)進行了簡化，保留主要承力框架和低壓轉(zhuǎn)子，運用所建立的仿真方法，對真實發(fā)動機葉片丟失條件下瞬態(tài)響應(yīng)進行數(shù)值模擬，通過分析葉片、機匣、軸承及承力支板等關(guān)鍵部位響應(yīng)，得出了載荷分布規(guī)律。