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摘要航空发动机的高速旋转叶片断裂丢失，打击机匣，一旦出现机匣被击穿的非包容事件，将会造成灾难性的事故。对机匣包容能力的研究是航空发动机强度分析方面的重要内容。本毕业设计对外层为金属，内衬复合材料包容环的双层结构机匣的包容性问题进行分析，研究该类型的双层结构机匣的包容能力，重点考虑复合材料包容环对机匣包容能力的影响，在此基础上提出该类结构机匣的包容准则，并将该类型机匣的包容准则与双层金属机匣包容准则进行比较。33705
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关键词 航空发动机 模型机匣 包容性 复合材料 双层机匣
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Study on the containment of casing lined with composite material
Abstract
High-speed rotating blades of aircraft engines breaking loss against the casing, once the casing uncontained event of breakdown occurs, will result in catastrophic failure. Studying on casing containment capability is an important part of aviation engine strength analysis. The graduation project study on the outer layer of metal, lined composite containment casing ring of a two layer structure of an inclusive analysis of the problem, researching the type of two-layer structure casing containment capability, focusing on test composite containment casing rings inclusive affect the ability of the proposed inclusion criteria such structure on the basis of the casing, and the casing inclusion criteria of the type and two-layer metal casing inclusion criteria were compared.
Keywords aero-engine, model casing, containment, composite, two-layer
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 国外背景 1
1.1.2 国内背景 2
1.2 研究目的及意义 2
1.3 本论文的内容安排 3
2 基础理论知识 4
2.1 包容性的定义 4
2.2 包容性的评价方法 4
2.3 侵彻的定义 5
2.4 撞击速度对靶板响应的影响 5
2.5 靶板厚度对靶板响应的影响 6
3 机匣包容性数值仿真研究 7
3.1 引言 7
3.2 机匣包容性数值仿真方法 7
3.2.1 基本思路与关键技术 7
3.2.2 分析模型 8
3.2.3 本构模型 8
3.2.4 失效准则 8
3.2.5 接触求解过程中的几个问题 9
3.3 有限元模型建立和计算条件说9
3.3.1 有限元模型的建立 9
3.3.2 有限元网格划分原则 10
3.3.3 单元及算法选择 10
4 计算结果及分析 11
4.1 不同撞击速度对靶板响应的影响 11
4.2 不同靶板厚度对靶板响应的影响 12
4.3 不同偏航角对靶板响应的影响14
4.4 不同厚度靶板的临界击穿速度17
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 引言
航空发动机设计还有很多重大问题没有攻克，但由于实地试验代价高昂，很多研究不能通过试验收集数据。于是出现了很多新的方法，随着计算机的发展，推动了包容性的仿真的进步。本文主要运用的现在普遍采用的显式分析软件LS-DYNA对叶片撞击机匣进行模拟仿真，并得出一定的包容准则。
1.1 研究背景
航空发动机为了推动飞机运行，需要产生很大的推力。其原理是吸入高压气流进入燃气室，通过燃烧形成高温高压燃气，然后经尾喷管喷出产生反作用推力驱使飞机向前。在这个高温高压过程中，涡轮转子的转速十分高，由于本身材料特性、设计的合理性、发动机工作环境多变和可能来至外物的撞击等等导致转子零件的不正常工作，一旦零件脱落打击机匣，而机匣不能包容，飞出的碎片会造成巨大的破坏，而给我们带来难以估量的灾难。因此，研究出包容性高的机匣对预防此种类型的灾难具有重大的意义。