轮盘碎片撞击圆筒体的试验研究

为了避免轮盘破裂失效引起的非包容事件,有必要对圆筒体机匣壳体的包容性进行试验研究,了解机匣受撞击、变形和撕裂过程。在浙江大学高速旋转实验室的ZUST1型转子高速旋转试验台上进行轮盘碎片的包容性试验。试验前,在轮盘120°的3个对称位置切割预制裂纹,使轮盘在预定的转速下发生破裂;计算机自动监控系统记录轮盘破裂瞬时的转速。试验结果表明:轮盘碎片以相同的瞬时转速撞击不同厚度的包容筒体时,筒体发生非常明显地不同的破坏方式,对于薄壁筒体的失效方式有剪切、拉伸破坏和大量塑性变形,而厚壁筒体则以整体塑性变形为主。采用非线性有限元软件MSC.Dy-tran进行数值仿真计算,获得与试验基本一致的结果。这表明,非线性有限元法可以作为轮盘包容结构设计的一个有效工具。

靶板抗轮盘碎片撞击能力的数值模拟

为研究机匣抵抗轮盘碎片撞击的能力和破坏方式,找到机匣结构优化设计的方法.用显式非线性动力学软件Dytran计算1/3轮盘碎片与单层和双层靶板的撞击过程.碎片及靶板均选用Johnson-Cook材料本构模型,结合Gruneisen状态方程.撞击过程基于Lagrange算法采用显式有限元计算.结果发现,靶板主要破坏方式为整体塑性变形、剪切撕裂和拉伸断裂;间距较大时双层靶板的弹道极限速度随间距的增加而增大;前靶板厚度比例较小或较大时弹道极限速度较大;单层靶板的抗击穿能力优于厚度均布的双层靶板.因此,通过对双层靶板的厚度和间距进行合理的搭配,能达到比同等厚度的单层靶板更好的抗击穿性能.

空气涡轮起动机包容性研究

根据飞机对高能设备的包容要求,分析总结了空气涡轮起动机应具备的包容性,明确了空气涡轮起动机包容性的研究方法。以空气涡轮起动机包容性设计为目标对原有包容结构进行改进,构建包容模型和有限元仿真模型,动态研究了涡轮转子碎裂以及碎块的运动轨迹,并进行了试验验证。试验结果表明:改进后的空气涡轮起动机达到了包容设计的要求,能够包容涡轮转子最大能量状态的碎块能量,结构改进方案有效。