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发动机非包容失效下的大尺寸碎片冲击数值模拟及防护方法
  • ISSN号:1001-9669
  • 期刊名称:《机械强度》
  • 时间:0
  • 分类:V267[航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航空学院,西安710072, [2]中国人民解放军装备学院装备采办系,北京101416
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11472214)资助.
中文摘要:

为研究商用发动机发生非包容失效时转子碎片对飞机结构的冲击损伤,数值模拟了三分之一高压涡轮盘碎片在机翼油箱不同剩余油量情况下以不同散射角飞出的过程,确立了碎片依次与涡轮机匣和机翼整体油箱相互作用的连续动态响应。仿真采用Johnson-Cook本构模型和失效准则定义固体材料属性,SPH模型定义燃油粒子,分析对比了撞击过程中碎片的速度变化,机翼油箱的破坏变形和应力分布情况。结果表明:碎片的速度损失和能量衰减都随散射角和剩余油箱增加而增加;涡轮机匣吸收了绝大部分的转子能量,同时由于燃油的阻滞能力,对碎片的能量也有一定的吸收作用;燃油对油箱壁的液压冲击破坏作用在大尺寸碎片撞击下表现不明显。针对数值模拟结果最后对油箱结构边界设计进行了定性分析。

英文摘要:

In order to evaluate the impact process induced by uncontained failure, numerical simulation for one-third HPT (High Pressure Turbine) disk impact was carried out under different obliquity angles and residual fuel volumes in the wing structure. The study, which resulted in continuous dynamic response, focused on the interaction among debris, turbine cowl and integral fuel tank. The constitutive material mode and failure criteria proposed by Johnson-Cook were applied in solid element definition, while SPH ( Smooth Particle Hydrodynamics ) model was used for fuel particles. The analysis involved the debris velocity history, fuel tank deformation along with the stress distribution changes during the whole process. It is shown from the results that with the increase of obliquity angle and residual fuel volume, the velocity loss and energy reduction rise correspondingly. The turbine cowl absorbs most of the debris energy while fuel also contributes to the absorption due to its viscidity. Hydrodynamic ram fails to cause lethal destruction of the tank structure under large debris impact. In the last part, fuel tank boundary design has been discussed qualitatively according to the simulation results.

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期刊信息
  • 《机械强度》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:中国机械工程学会 郑州机械研究所
  • 主编:王长路
  • 地址:郑州市嵩山南路81号
  • 邮编:450052
  • 邮箱:jxqd@chinajournal.net.cn
  • 电话:0371-67710821
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9669
  • 国内统一刊号:ISSN:41-1134/TH
  • 邮发代号:36-76
  • 获奖情况:
  • 2002年12月获河南省第五届优秀科技期刊二等奖,1999年6月获国家机械工业局机械行业优秀科技期刊...,1999年2月获河南省第三届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11980