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机匣包容性的贝叶斯评价方法

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航空学报 1998年第2期19卷 200-224页

作者：吴旭明宁宣熙南京航空航天大学工商学院

用击穿率描述机匣包容性，知识状态曲线表达击穿率评价结果。针对实际评价中有关知识和信息逐步完善的特点，运用贝叶斯理论，研究出一个动态递推的评价方法。解决了贝叶斯方法实用中难题：如何简易地确定先验的贝塔分布。

关键词：机匣包容性贝叶斯估计置信界限击穿率

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Kevlar织物缠绕增强机匣包容性研究

Kevlar织物缠绕增强机匣包容性研究

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作者：牛丹丹浙江大学

学位级别：硕士

纤维织物缠绕增强风扇机匣作为轻质复合材料机匣的优秀代表,在国外大涵道比涡扇发动机中广泛应用,而国内尚处空白。为弥补这一空白,本文结合试验和数值仿真研究Kevlar织物缠绕增强机匣包容性,完成以下工作：(1)进行数值分析方法研究。... 详细信息

纤维织物缠绕增强风扇机匣作为轻质复合材料机匣的优秀代表,在国外大涵道比涡扇发动机中广泛应用,而国内尚处空白。为弥补这一空白,本文结合试验和数值仿真研究Kevlar织物缠绕增强机匣包容性,完成以下工作：(1)进行数值分析方法研究。建立两种Kevlar49平纹织物受圆柱形弹体冲击的数值模型,对比分析表明连续介质模型可以表现出织物整体破坏的宏观形式,能量预测误差较小,适合于工程应用。(2)拟定Kevlar织物缠绕增强模拟机匣旋转试验台包容性试验方案和测试系统,完成模拟机匣的设计与制作,设计榫槽连接的模拟轮盘和模拟叶片,校核试验转子系统的稳定性。(3)进行Kevlar织物缠绕增强机匣的叶片包容性试验和数值分析研究。在高速旋转试验台上完成10余次Kevlar缠绕增强机匣包容性试验,获得了不同层数和不同叶片飞断转速下Kevlar织物缠绕增强机匣的损伤形式和包容能力。并结合数值分析方法,研究了飞断叶片与机匣的撞击过程,分析Kevlar平纹织物的吸能能力。通过计算不同Kevlar层数下,机匣的包容转速和非包容转速,形成叶片飞断能量与Kevlar缠绕层厚度之间关系的经验性设计公式,指导Kevlar缠绕增强机匣的实际应用。(4)进行Kevlar织物缠绕增强机匣的实际应用研究。把Kevlar织物缠绕增强结构的设计特点应用于某型真实航空发动机机匣的改进设计,仿真结果发现其已满足包容性的需求。

关键词：航空发动机机匣包容性数值仿真 Kevlar织物缠绕增强机匣

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三维编织/机织复合材料机匣包容性研究

三维编织/机织复合材料机匣包容性研究

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作者：宋曼丽浙江大学

学位级别：硕士

三维机织结构目前已成功应用于Leapx发动机风扇机匣,而国内有关复合材料机匣包容性的研究仍然较少。本文通过弹道冲击试验、旋转打靶试验和数值仿真分析等多种手段,对三维编织/机织碳纤维增强树脂基复合材料结构的包容性能进行了研究。... 详细信息

三维机织结构目前已成功应用于Leapx发动机风扇机匣,而国内有关复合材料机匣包容性的研究仍然较少。本文通过弹道冲击试验、旋转打靶试验和数值仿真分析等多种手段,对三维编织/机织碳纤维增强树脂基复合材料结构的包容性能进行了研究。主要工作如下:（1）开展了三维编织/机织结构复合材料弹道冲击试验。对三种编织结构板使用圆柱弹进行打靶试验,采用高速摄像系统采集靶板入射面和出射面冲击响应过程,获得了贯穿和回弹等试验结果。从弹道极限、损伤机理和制作成本等角度进行比较,优选出三维正交机织结构制作圆筒形模拟机匣。（2）开展了复合材料靶板受高速冲击的数值仿真方法研究。采用连续介质模型和纱线模型两种建模方法,综合对比了二者优缺点,确定了适合工程计算的仿真方法。（3）开展了三维正交机织复合材料机匣的旋转打靶试验。设计了专用的旋转打靶试验装置和测试系统,采用高速相机拍摄记录叶片飞断撞击机匣以及机匣受撞击后瞬态大变形过程,采用超动态应变测量系统采集机匣受冲击后的响应结果,最终获得包容、临界包容和非包容三种典型试验结果。。（4）采用连续介质模型仿真计算三种典型旋转打靶试验结果。结合受冲击后机匣和叶片能量变化过程分析了叶片撞击机匣过程和损伤机理,仿真结果验证了该模型的工程适用性。

关键词：航空发动机机匣包容性复合材料三维机织三维编织

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面向机匣包容性经验公式高温本构适用性研究

面向机匣包容性经验公式高温本构适用性研究

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大...

作者：张一雨周闯闯郑百林杨彪刘焦史同承同济大学航空航天与力学学院中国航发商用航空发动机有限责任公司

现有的机匣包容性设计方法多以能量法等经验公式为基础,为了更好的通过仿真验证经验公式的准确性,需要对TC4钛合金材料的高温动态本构关系进行研究。针对四种不同高温本构方程,利用TC4钛合金材料在温度1123K-1323K、不同应变率下进行的... 详细信息

现有的机匣包容性设计方法多以能量法等经验公式为基础,为了更好的通过仿真验证经验公式的准确性,需要对TC4钛合金材料的高温动态本构关系进行研究。针对四种不同高温本构方程,利用TC4钛合金材料在温度1123K-1323K、不同应变率下进行的等温热压缩试验的实验数据。采用J-C本构模型、改进后的J-C本构模型、考虑应变的Arrhenius型模型和改进后的Zerilli-Armstrong(Z-A)模型分别拟合TC4合金在高温下的热变形行为,对拟合结果进行对比、分析误差原因,对不同本构模型对应的相关系数R、平均相对误差(AARE)和需要求出的材料参数以及计算时长进行对比,分析四种不同本构模型的优缺点以及适用性,为TC4钛合金材料在工程应用中提供了本构模型选取的理论支持。

关键词： TC4钛合金热变形行为误差分析高温本构模型机匣包容性

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考虑包容性约束的加筋机匣轻量化设计

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振动与冲击 2023年第12期42卷 274-282页

作者：孙燕杰马宁余学冉宋志博周才华徐胜利王博中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连116024

为保证飞机航行安全,航空发动机机匣需满足包容性要求以抵抗高能碎片的冲击。针对某型航空发动机内高压压气机机匣的轻量化设计需求,基于LS-DYNA进行包容性分析,揭示了传统光壁机匣与加筋机匣的包容机理,二者均通过鼓凸塑性变形吸收叶... 详细信息

为保证飞机航行安全,航空发动机机匣需满足包容性要求以抵抗高能碎片的冲击。针对某型航空发动机内高压压气机机匣的轻量化设计需求,基于LS-DYNA进行包容性分析,揭示了传统光壁机匣与加筋机匣的包容机理,二者均通过鼓凸塑性变形吸收叶片动能。另外,为充分挖掘加筋构型的轻量化潜力,提出一种考虑包容性能的加筋机匣优化设计框架,主要包括:提出一种机匣厚度损伤包容准则,建立结合参数化建模、有限元分析及包容性判断的优化流程,采用自主研发的优化软件Deskopt进行优化迭代并输出最优加筋机匣构型。设计结果表明,相较传统光壁机匣构型,最优加筋机匣在保证包容能力的前提下实现减重20.86%。

关键词：机匣包容性加筋结构结构优化数值仿真

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机匣安装边螺栓连接结构抗冲击性能评价指标

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航空发动机 2024年

作者：申礼艾延廷衣国伟姚玉东关焦月沈阳航空航天大学航空发动机学院西北工业大学动力与能源学院

针对航空发动机机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击问题,对现有研究中适用于机匣包容性的评价指标进行了总结与比较,提出了螺栓能量密度的评价指标。分别以螺栓内能占比和螺栓能量密度2种评价指标进行了机匣安装边螺栓连接结构几何参数对... 详细信息

针对航空发动机机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击问题,对现有研究中适用于机匣包容性的评价指标进行了总结与比较,提出了螺栓能量密度的评价指标。分别以螺栓内能占比和螺栓能量密度2种评价指标进行了机匣安装边螺栓连接结构几何参数对其抗冲击性能的影响研究,通过数据对比验证了以螺栓能量密度作为评价指标的可行性与合理性。结果表明:随着安装边高度、螺栓直径、螺栓数的增加,螺栓内能占比逐渐降低;随着机匣壁厚的增加,螺栓内能占比呈现与实际不符的先降低后提高的趋势。安装边高度、螺栓直径、螺栓数和机匣壁厚与螺栓能量密度皆呈负相关;在数值仿真中以螺栓能量密度作为评价指标可以更好地反映螺栓连接结构抗冲击能力的同时具有更高的效率。

关键词：机匣包容性螺栓连接抗冲击螺栓能量密度航空发动机

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机匣安装边螺栓连接结构抗冲击性能优化设计

机匣安装边螺栓连接结构抗冲击性能优化设计

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作者：申礼沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

航空发动机各级机匣之间的安装边结构通常使用螺栓进行连接。航空发动机结构完整性与可靠性设计要求机匣具有良好的包容性能,机匣连接处的抗冲击性能是机匣包容性设计的重要内容。目前,针对机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击设计缺乏对冲... 详细信息

航空发动机各级机匣之间的安装边结构通常使用螺栓进行连接。航空发动机结构完整性与可靠性设计要求机匣具有良好的包容性能,机匣连接处的抗冲击性能是机匣包容性设计的重要内容。目前,针对机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击设计缺乏对冲击影响因素的研究和改善结构抗冲击性能的研究。本文以机匣安装边螺栓连接结构为研究对象,利用有限元法建立了机匣螺栓连接结构有限元模型。通过对冲击过程的分析,提出了一种适用于反应机匣安装边螺栓连接结构抗冲击能力的评价指标——螺栓能量密度。基于该评价指标对机匣安装边螺栓连接结构的几何参数和装配参数对其抗冲击性能的影响规律进行了研究。建立了基于响应面法和改进遗传算法的优化设计方法,选取安装边厚度、安装边高度、螺栓直径、螺栓个数、机匣壁厚作为优化参数,以螺栓能量密度最小为优化目标,以机匣侧面变形量和机匣质量增量均小于5%为限制性条件,实现机匣安装边螺栓连接结构优化设计。最后对优化结果进行了仿真验证,验证了优化方法的准确性。结果表明,螺栓孔与安装边外缘距离和螺栓长度对机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击性能几乎无影响;螺栓能量密度与安装边厚度、安装边高度、螺栓直径、螺栓个数和机匣壁厚等皆呈负相关,其中安装边厚度对螺栓能量密度的影响最大,安装边高度的影响最小。机匣壁厚对机匣侧面变形量影响最大,安装边厚度次之,且皆呈负相关关系,其它结构参数对机匣侧面变形量几乎无影响。机匣壁厚对机匣质量的影响最大,呈正相关关系,其它结构参数对机匣质量几乎无影响;经过多目标优化设计后,结构的抗冲击能力得到显著提升。优化后的结构与初始结构相比螺栓能量密度下降84.66%,机匣侧面变形量下降1.50%,机匣质量增加4.52%。通过有限元仿真验证,各目标函数的相对误差均小于5%。本文研究对航空发动机机匣安装边螺栓连接结构抗冲击设计与分析具有重要参考价值。

关键词：机匣包容性螺栓连接响应面法遗传算法多目标优化

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