加筋铝合金板抗冲击性能研究及结构优化

摘要

当飞机飞行时，发动机叶片可能由于鸟撞击、外物损伤、高低周疲劳或材料缺陷等产生断裂飞出，若机匣不能包容失效叶片，将造成灾难性的后果。为降低航空发动机机匣重量，提高推重比，其金属风扇机匣通常会设计为带加强筋结构，因而，研究带加强筋结构金属机匣的包容能力具有重要的意义。
　　本文以民用发动机机匣包容性为研究背景，对加筋铝合金板进行冲击试验及数值仿真分析,并对加筋铝合金板进行了结构优化计算，具体内容包括：
　　（1）根据实际民用发动机机匣结构特征，设计铝合金加筋板冲击试验件。完成冲击试验并对冲击过程、断口、临界速度及应变响应进行了分析，分析结果表明加强筋可以有效提高靶板的抗冲击性能。
　　（2）在试验的基础上，使用LS-DYNA软件建立了数值仿真模型，根据材料性能数据确定仿真时使用的材料模型及其参数并进行冲击数值仿真计算。对有限元仿真结果与试验结果进行了对比及分析，分析结果表明数值仿真结果较好的符合试验结果；
　　（3）使用MATLAB软件编写了遗传算法程序，采用已确定的有限元分析模型，通过调用ANSYS/LS-DYNA软件循环求解并最终得到加强筋的最佳尺寸。计算结果显示遗传算法的优化能力和收敛速度均较好，从而为加筋板的抗冲击性能优化计算提供了一种可行方法。
　　本文的试验及仿真结果对加筋板的抗冲击性能研究有一定的参考价值，并为加筋板的优化计算提供了一种可行的方法。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国外研究现状

1.3 国内研究现状

1.4 论文主要工作

第二章 试验件设计与材料模型确定

2.1 试验件设计

2.2 材料模型

2.3 小结

第三章 加筋铝合金板冲击试验

3.1 试验系统

3.2 试验结果及分析

3.3 小结

第四章 加筋铝合金板冲击过程数值仿真研究

4.1 显式积分介绍

4.2 模型建立与参数

4.3 结果分析

4.4 小结

第五章 加筋板抗冲击性能优化研究

5.1 遗传算法简介

5.2 遗传算法基本流程

5.3 加筋板的优化过程

5.4 优化结果

5.5 总结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 今后研究方向

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文