显式动力学子模型法在航空发动机整机瞬态冲击并行计算中的应用

摘要

[背景]商用航空发动机需要满足适航安全性要求,其中风扇叶片脱落载荷是在设计中必须考虑的安全设计载荷.发动机整机瞬态显式动力学分析是个有效的分析工具,但在模型规模、计算效率和计算精度方面存在矛盾.整机模型通过选用合适的并行计算策略,一般能提供较为准确的部件界面载荷,但对于单个部件的应力分析,往往由于网格密度不够而不能获得满意结果.[方法]整机瞬态显式动力学仿真子模型技术,采用航空发动机整机简化模型进行整机计算,通过预先设置的子模型边界输出零部件载荷,作为零部件精细模型动强度分析的输入,在保证计算精度的同时,使计算效率大幅度提高.[结果]本文通过一个机匣等效平板靶板冲击试验算例,将平板特定区域定义为子模型,计算结果表明,子模型法能够与局部细化的整体模型得到相同的计算结果.同时,以航空发动机风扇轴为例,将子模型技术应用于叶片飞脱载荷下零部件动力学分析,建立航空发动机整机瞬态显式动力学仿真子模型分析方法,既可以解决叶片脱落等效载荷方法整机层面对粗网格部件应力分析计算误差大的问题,又能够考虑零部件细观结构对强度计算结果的影响.