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Experimental and numerical simulation of bird-strike performance of lattice-material-infilled curved plate

Chinese Journal of Aeronautics 2021年第8期34卷 245-257页

作者： Jun YAN Chenguang ZHANG sixu huo Xianghai CHAI Zhihui LIU Kun YAN State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment Department of Engineering MechanicsDalian University of TechnologyDalian 116024China Ningbo Institute of Dalian University of Technology Ningbo 315016China Department of Discipline Engineering AVIC Commercial Aircraft Engine Co.LTDShanghai 200241China Shanghai Engineering Research Center of Civil Aero Engine Shanghai 200241China School of Chemical Engineering Dalian University of TechnologyDalianLiaoning 116024China

The anti-bird-strike performance of a lattice-material-infilled curved plate is investigated *** automatically filling the curved structure by classical lattice material filling methods will cause a large number of manufacturing defects,a space-dependent lattice material filling method for the curved plate is firstly proposed in this paper Next,using a face-centered cubic lattice,a lattice-material-infilled test piece with a hollow ratio of 40.8%is *** test pieces are manufactured via additive manufacturing using titanium *** bird-strike experimental tests,the test pieces are crashed against gelatin birds at an impact velocity of 200 m/*** strain gauges are used to record the crash history and the results are ***,a numerical analysis to simulate the bird-strike experiment is *** results from the experimental tests and numerical simulation agree *** work shows that the lattice-material-infilled curved plate yields promising bird-strike ***,lattice-infilled materials are feasible for protecting aerospace components against bird-strike as well as for reducing the component weight.

关键词： Bird-strike test Face-centered cubic lattice Infilled curved plate Lattice material Numerical simulation

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点阵构型对夹层结构抗鸟撞性能的影响

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振动与冲击 2024年第1期43卷 212-217,245页

作者：阎军张晨光赛音夫王福浩霍思旭柴象海阎琨大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 中国航空研究院上海分院上海200241 大连理工大学化工学院辽宁大连116024

空心夹层叶片由于同时具备轻量化与吸能特性而被广泛应用于航空发动机设计,研究了四种不同点阵构型对填充式叶片等效模拟件的抗鸟撞能力的影响。通过均匀化方法给出四种点阵构型的等效刚度,然后基于随形自适应点阵填充结构的建模方法建... 详细信息

空心夹层叶片由于同时具备轻量化与吸能特性而被广泛应用于航空发动机设计,研究了四种不同点阵构型对填充式叶片等效模拟件的抗鸟撞能力的影响。通过均匀化方法给出四种点阵构型的等效刚度,然后基于随形自适应点阵填充结构的建模方法建立点阵填充的曲板模型,通过3D打印将单胞填充平板结构制造出来进行鸟撞试验并进行数值仿真。从变形机理和能量吸收的角度分析了四种不同单胞下填充结构的抗鸟撞性能,BCC具有更好的抵抗z方向挠度和面内y方向的褶皱两种变形的表现且相比于其他几种结构的吸能作用更优,所以BCC具有更好的抗鸟撞能力。

关键词：点阵填充结构数值模拟随形填充鸟撞试验

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宽弦风扇叶片空腔结构多目标轻量化设计

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航空科学技术 2021年第4期32卷 60-64页

作者：阎军张晨光霍思旭柴象海刘志辉刘静昭阎琨大连理工大学辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

航空发动机结构重量直接影响其工作效率与服役成本。本文以发动机宽弦风扇叶片为研究对象,基于拓扑优化技术给出了获得宽弦风扇叶片轻量化启发式设计的结构优化设计方法。研究中考虑了离心力工况与鸟撞工况。由于鸟撞工况具有随机性,本... 详细信息

航空发动机结构重量直接影响其工作效率与服役成本。本文以发动机宽弦风扇叶片为研究对象,基于拓扑优化技术给出了获得宽弦风扇叶片轻量化启发式设计的结构优化设计方法。研究中考虑了离心力工况与鸟撞工况。由于鸟撞工况具有随机性,本文采用加权求和的方式实现了不同位置鸟撞工况下风扇结构性能的统一评价和设计,有效降低了优化问题的复杂性。首先以结构的最小柔顺性为目标函数,以设计域内单元人工密度为设计变量,以设计域的材料体积为约束函数,对风扇叶片的空心结构开展基于拓扑优化的轻量化设计。进一步,将结构基频引入拓扑优化目标函数中,开展了同时考虑结构刚度性能与动力频率特性的多目标拓扑优化设计。数值算例结果显示,多目标拓扑优化给出了较为清晰的空心叶片内部材料分布方式。该结果可为风扇叶片轻量化设计提供启发,促进航空发动机的性能提升。

关键词：宽弦风扇叶片拓扑优化多目标优化轻量化设计

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