涡扇发动机风扇叶片鸟击机械损伤仿真研究

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1、硕士学位论文涡扇发动机风扇叶片鸟击机械损伤仿真研究研究生姓名：张闻东导师姓名：白杰教授2015年4月30日分类号：V231密级：公开UDC：629.7学号：1201070中国民航大学硕士学位论文涡扇发动机风扇叶片鸟击机械损伤仿真研究研究生姓名：张闻东导师姓名：白杰教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：人机与环境工程所在院系：航空工程学院论文答辩日期：2015年4月30日2015年4月30日SimulationStudyonBird-strikeMechanicalDamageofFanBladesforAero-engineADissertationSubmittedt

2、oCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYZhangWendongSupervisedbyProf.BAIJieAeronauticalEngineeringCollegeCivilAviationUniversityofChinaApril30,2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航大学

3、或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权中国民航大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要本文在前人的研究鸟撞击的成果的基础上，对鸟撞航空发动机

4、叶片进行较为深入了研究，探究了高速旋转风扇叶片的外物损伤的机理，借助现代先进的数值计算方法对高速旋转叶片的外物损伤进行较为系统的研究。利用优化软件通过迭代计算得到模型参数的最优解，鸟撞击叶片本身就是随机的，将鸟的飞行速度和撞击区域两个不确定因素作为研究对象，运用数理统计中的三元数区间理论确定鸟撞叶片结构的应力的广义概率密度函数方法以及鸟撞叶片结构广义可靠性计算公式。论文主要研究内容为：1、简单介绍了鸟撞击飞机的研究背景、意义以及国内外地研究现状，然后研究了鸟撞弹性动力学和外物撞击的理论基础及数值计算方法。2、介绍了高速旋转风扇叶片的外物损伤的机理。结合数值计算，得出了由叶

5、片复杂运动引起的外物相对撞击参数对叶片损伤的影响规律：撞击部位与叶尖越靠近，或旋转角速度越大，或V越大，外物对于叶片初始相对的撞击速度同样会越大，其受损越bz严重，同时，损伤模式同样把角改变更多，外物对叶片撞击时接触撞击力同样会更大，那么叶片受损更多。3、对CFM56-5B模型中用到的的鸟体本构模型参数进行有限元修正，以实体发动机风扇叶片为研究对象，建立了理想撞击模型的数值仿真，得到一系列叶片变形图、应力以及位移曲线，得出CFM56-5B发动机风扇叶片受鸟撞击的机械损伤与鸟体撞击的速度及撞击叶片的位置有着很大的关系。4、运用三元区间数理论进行计算，确定CFM56-5B型

6、风扇模型中鸟撞叶片结构应力的广义概率密度函数及叶片结构的广义可靠性计算公式。关键词：叶片，外物撞击，机械损伤，本构模型参数，有限元修正IAbstractBasedonthebasisoftheresultsofpreviousstudiesontheimpactofbirds,westudiedbirdstrikeonaero-enginebladesdeeplyandexplorethemechanismofhigh-speedrotatingfanbladesoftmaterialinjury.Withmodernandadvancednumericalmethod,

7、weconductedsystematicresearchonFODdamageforhigh-speedrotatingbladesandgetsomemeaningfulconclusions.Calculatedbytheuseofaniterativeoptimizationsoftwareandgettheexcellentsolutionofthemodelparameters.Birdstrikebladeisrandom,thebird’sflightspeedandimpactareaofuncertaint