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摘要本文主要目的是对外层为钛合金，内衬凯夫拉复合材料包容环的双层结构机匣的包容性问题进行数值模拟，研究该类型的双层结构机匣的包容能力，研究重点在于采用复合材料后机匣包容能力是否有所提高，并将该类型机匣的包容能力与双层金属机匣包容能力进行比较，列出其设计的优劣处。由于复合材料各向异性的特殊性,参照前人的机匣包容性实验和材料参数测试试验，选取合适的机匣和叶片的本构模型和失效准则，建立合理的有限元模型，验证机匣包容性仿真数值正确性。为双层结构机匣的包容设计提供依据,有利于工程产品的设计。24305
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关键词 航空发动机 包容性 凯夫拉 复合材料 数值仿真
毕业设计论文外文摘要
Title The numerical simulation of the containment of a
casing with lining composite material containment ring
Abstract
The main purpose of this article is to conduct numerical simulation of the containment problem of a casing with two-layer structure, whose outer layer is titanium alloy and inner layer is a KEVLAR composite material containment ring. It researches on the inclusiveness of this type of two-layer-structured casing. The key point is to research the influence of composite material on the inclusiveness of a casing and compare the containment of this type of casing with that of a two-layer metal casing. Then, list the advantages and disadvantages of the design. Due to the specificity of composites material (coming from its orthotropic), this paper refers to predecessors 'experiment of casing containment and material parameter testing. It chooses a suitable casing, a constitutive model of a blade and failure criterion to build up a suitable finite element model and confirm the rightness of simulated data. This paper will provide a solid basis for the inclusiveness design of two-layer-structured casing, and of course is beneficial to the design of engineering production.
Keywords :Aero-engine，Containment，Kevlar，Composites，Numerical Simulation
目录
1 引言 1
2 研究课题及拟采用方法概述 2
2.1 凯夫拉复合材料简述 2
2.2 叶片撞击理论分析 3
2.3 侵彻理论 4
2.4 LS-DYNA软件介绍 4
2.5 应用ANSYS/LS-DYNA对侵彻问题进行研究 5
3 内衬复合材料双层机匣建模方法 6
3.1 模型结构尺寸 6
3.2 前处理 7
3.3 求解及输出过程控制 12
3.4 后处理 16
4 仿真结果分析 17
4.1 模拟方案列举 17
4.2 撞击过程说明 17
4.3 内外层厚度差异对比 20
4.4 与双层金属的对比 21
4.5 撞击过程中能量分析 21
4.6 优化设计 23
4.7 课题研究存在的不足 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
1 引言
航空发动机的机匣包容能力是发动机乃至飞机安全性重要的技术指标。发动机转子非包容性损伤的原因有很多，包括外界环境影响：鸟撞、腐蚀、外来物破坏，制造过程中机械性的缺陷，所使用材料的优劣性，人工文修、检查、运行程序不当等。在飞机飞行中航空发动机转子以非常高的转速运转,涡轮或是风扇的叶片在工作中意外破损脱落不可避免。巨大的离心力使断裂的叶片残骸具有很高的动能，撞击在机匣上，若机匣不能包容，飞出的叶片残骸就可能会击中飞机的输油管、油箱、飞机部件甚至是击穿机舱，威胁到乘员生命安全，引发非常严重的飞行事故。因此，研究适用的预防性措施来提高航空发动机机匣包容能力保证飞行安全非常重要。