航空发动机空心风扇叶片扩散连接焊缝建模与优化分析技术

摘要

扩散连接钛合金空心瓦伦结构已经被成功地应用于航空发动机零部件,如风扇叶片、导流叶片等结构.研究发现,瓦伦结构的几何特征对零件的抗冲击强度,例如抗鸟撞性能,有很大的影响,通过优化设计空心瓦伦结构来提升零件的抗冲击性能一直是工业界追求的目标.本文针对典型的用于发动机空心风扇叶片的三层板空心瓦伦结构,采用HyperWorks工具包,通过基于试验的仿真优化研究了几个重要的瓦伦结构特征参数对抗冲击性能的影响.首先通过有限元数值模拟和逆向分析的手段估算出钛合金空心瓦伦焊缝的失效强度.然后通过数值模拟的结果得到了相邻瓦伦夹角、焊缝长度与扩散连接焊焊缝在冲击载荷下失效强度之间的关系.本项研究可以为钛合金空心瓦伦结构零部件设计和抗冲击强度校核提供参考.