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摘要断裂叶片对机匣的撞击导致机匣的破坏是航空发动机的失效方式之一。而机匣的主要连接方式为螺栓连接，因此螺栓连接件的合理设置对机匣乃至整个发动机至关重要。叶片冲击机匣的速度越大，所带来的冲击力也越大，本课题主要针对现有实际问题，对机匣连接件部位进行碰撞侵蚀的模拟，并采用ANSYS-LSDYNA建模，模拟法兰边上的螺栓距离机匣不同位置下所能承受的最大冲击力，即叶片的最大速度，最后使用LSPREPOST进行后处理分析，研究机匣，螺栓连接件以及叶片的应力分布，变形情况，能量变化等力学性能，最终给出最优化的螺栓设计方案。33745
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关键词 航空发动机 机匣 螺栓连接件 LS-DYNA
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Reserch on Impact Resistance of bolted Joint for Aero-Engine Casing
Abstract
The broken blade colliding casing is a main failure form of Aero-engine. A reasonable set of bolted joint is essential to the casing even the whole engine since the main connection of casing is bolted joint. The greater speed the blade colliding casing,the greater force it has.Our project for the existing practical problems,using ANSYS/LS-DYNA to Simulate the collision,Then find the Optimal posion to set the bolted joint,and the maximum speed of the broken blade.at last,we can use LSPREPOST to analysis the change of Von mise stress,shape,energy and other mechanical characteristic.Eventually,we should give the most optimized bolt design.
Keywords Aero-engine Casing Bolted Joint LS-DYNA
目 次
1 绪论 1
1.1 机匣破损形式简介 1
1.2 国内外研究现状 1
2 研究问题简析 3
2.1 机匣, 叶片和螺栓 4
2.2 研究流程简介 4
3 LS-DYNA 5
3.1 软件的功能与特点 5
3.2 LS-DYNA与ANSYS的关系 5
3.3 LS-DYNA显式动力分析的理论基础 5
4 螺栓预紧力在LS-DYNA中加载的理论基础 7
4.1 螺栓预紧力 7
4.2 预紧力在显式求解器中的加载 7
5 建模 8
5.1 定义各项参数 8
5.1.1 单元的类型 8
5.1.2 材料的属性 8
5.2 建立实体模型 9
5.3 划分有限元网格 11
5.4 创建Part 11
5.5 定义接触 13
5.6 边界条件的设定 13
5.7 给定初始条件 14
6 计算求解 15
6.1 添加螺栓预紧力 15
6.2 设置分析选项 15
6.2.1 能量选项 16
6.2.2 人工体积粘性选项 16
6.3 输出设置 17
6.3.1 求解时间与时间步 17
6.3.2 输出类型 17
6.3.3 输出K文件 16
6.4 修改K文件 16
6.5 求解 19
7 结果分析 20
7.1 螺栓距机壳15mm 20
7.1 螺栓距机壳15mm 20
7.2 螺栓距机壳17.5mm 24
7.3 螺栓距机壳20mm 28
8 结论 33
致谢 34
参考文献35
1 绪论
航空发动机机匣的连接方式通常使用螺栓连接，机匣内的叶片在高速旋转下断裂失效是发动机的主要失效形式。在这种情况下，断裂叶片对机匣的撞击将导致螺栓连接件的破损，叶片速度越大，造成的冲击损坏也越大，且螺栓在法兰边上的位置差异，也将影响整个机匣结构的稳定性。本毕业设计正是对于不同位置下的螺栓连接件进行数值仿真模拟与力学性能分析，研究不同螺栓位置的机匣在叶片撞击下的破坏过程，找到各种位置下螺栓所能承受的最大冲击力，即叶片的最大速度，给出最优方案，为航空发动机机匣的设计提供依据。