钛合金叶片前缘的外物损伤残余应力数值分析

作者：赵振华; 张钧贺; 王凌峰; 陆楷楠; 刘璐璐; 陈伟

来源：航空动力学报, 2020, 35(11): 2284-2292.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.2020.11.005

• 外物损伤
• TC17钛合金
• 有限元
• Johnson-Cook本构模型
• 残余应力

为研究航空发动机叶片外物损伤(FOD)位置残余应力的分布规律,根据真实叶片前缘特征设计了模拟叶片,基于Johnson-Cook本构模型,使用LS-DYNA软件仿真分析钢珠以不同角度冲击钛合金模拟叶片前缘的过程,对比仿真与相同试验条件下的空气炮模拟外物损伤试验的FOD损伤形貌与宏观尺寸,验证了有限元模型的正确性。提取仿真计算的不同入射角度对应的FOD位置残余应力分布,结果表明:钢珠以0°角入射时,钢珠冲击产生的接触力和变形能明显大于其他入射角度的情况,说明钢珠偏斜一定角度入射时造成的偏斜型缺口处的材料失效与变形不如外物正撞前缘形成的半圆型缺口严重;在FOD缺口底部尖端靠近入射表面区域存在明显的残余拉应力。随着入射角度的增大,残余拉应力区的范围逐渐扩大,残余拉应力最大值逐渐减小。

• 单位
  工业和信息化部; 南京航空航天大学