ANSYS模拟外物冲击的可行性研究

本文对ANSYS模拟外物冲击的可行性进行了研究,在考虑外物冲击属于几何线性或非线性,物理非线性、边界接触非线性问题的基础上分析了ANSYS理论上的可行性,数值模拟静力接触和经典赫兹理论解符合,碰撞的压力曲线与相关文献吻合,为ANSYS模拟外物冲击提供了有力的论证。     

转子叶片的外物损伤及疲劳寿命试验研究

为了研究外物损伤(FOD)对叶片疲劳寿命的影响,用能量等效落锤冲击钛合金TC4(Ti-12Al-4A)板试件侧边,模拟转子叶片进气边受到小硬物颗粒冲击时引起的外物损伤,观测冲击后产生的缺口变形特点及缺口尺寸与冲击能量的关系,试验结果表明:冲击产生的缺口深度,随冲击能量的增大而增加,成非线性关系。在不同循环应力下,对外物损伤试件进行了脉动循环应力疲劳试验,试验结果指出,进气边的FOD显著降低叶片的疲劳寿命,损伤试件寿命与无损情况寿命的比值随循环应力的提高而增大;存在与FOD对应的循环应力极限,当工作应力较低时可以不考虑冲击损伤的影响。     

叶片外物冲击损伤的数值模拟

用ANSYS软件对航空发动机叶片的外物冲击损伤进行了研究。针对叶片不同位置受到小的硬物颗粒冲击的三种典型情况,分别建立了轴对称模型和平面应力模型。模拟分析了钛合金叶片的弹塑性冲击动力响应,确定了冲击物的尺寸、形状和速度等因素对损伤的影响。     

数值模拟外物损伤对疲劳寿命的影响

利用ANSYS参数化设计语言（APDL）对于外物冲击后的叶片模型循环应力场和剩余疲劳寿命的再分析。将冲击损伤作为初始状态,改变材料本构关系,重新施加疲劳循环戴荷,计算循环座力应变场和低、高周疲劳寿命,并与未受冲击的叶片疲劳分析结果进行了对比。