Разработка конструкции комбинированного корпуса и расчет его динамической прочности в случае обрыва лопатки ротора

Авторы

Крундаева А. Н.^1*, Шмотин Ю. Н.^2**

1. Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия
2. АО «Объединённая двигателестроительная корпорация», пр-т Буденного, 16, Москва, 105118, Россия

*e-mail: anastas_siy@mail.ru
**e-mail: yuri.shmotin@npo-saturn.ru

Аннотация

Для решения задачи локализации фрагментов лопатки при ее аварийном обрыве была разработана конструкция комбинированного корпуса, которая состоит из металлической основы и слоя плотно намотанных на металлическую основу непропитанных арамидных нитей. Основным назначением комбинированного корпуса является недопущение повреждения конструкции самолета оборвавшимися в результате аварии фрагментами разрушившегося компрессора, в том числе оторвавшейся лопаткой или ее фрагментом. В рамках этой работы создана робастная конечно-элементная методология моделирования комбинированного корпуса, в которой предложен подход для моделирования намотки непропитанных арамидных нитей. Реализована методика построения и настройки компьютерной системы на базе трехмерного программного кода LS-DYNA, обеспечивающая достоверное моделирование многослойных композиционных материалов, применяемых в защитных системах двигателей для локализации оборвавшейся лопатки. Разработанная численная технология расчета динамического деформирования элементов конструкции верифицирована по результатам натурных испытаний.

Ключевые слова:

комбинированный корпус, непропитанная арамидная ткань, деформирование, обрыв лопатки, прочность, бронезащита, расчет, метод конечных элементовю

Библиографический список

1. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. «Поглощение энергии арамидным волокном» // Полимерные композиционные материалы. Прочность итехнология, Долгопрудный, Интеллект, 2010, с104-121.
2. Xia Y., Wang, Y. The Effects of Strain Rate on the Mechanical Behavior of Kevlar Fibre Bundles: An Experimental and Theoretical Study, Composite Part A: Applied Science and Manufacturing, 1998, vol. 29A, pp. 1411-15.
3. Xia Y., Wang, Y. Experimental and Theoretical Study on the Strain Rate and Temperature Dependence of Mechanical Behavior of Kevlar Fibre, Composite Part A: Applied Science and Manufacturing, 1999,vol. 30, pp. 1251-57.
4. Tabiei A., Yi W. Comparative Study of Predictive Methods for Woven Fabric Composite Elastic Properties, Journal of Composites and Structures, 2002, vol. 58, pp. 149-64.
5. Scida D., Aboura Z., Benzeggagh M.L., Bocherens E. A Micromechanics Model for 3D Elasticity and Failure of Woven-Fibre Composite Materials, Journal of Composite Science and Technology, 1999, vol. 59, pp. 505-17.
6. Peng X.Q., Cao J. Numerical Determination of Mechanical Elastic Constants of Textile Composites, 15th Annual Technical Conference of the American Society for Composites, College Station, Texas, 2000.
7. Tabiei A. and Ivanov I. «Computational Micro-Mechanical Model of Flexible Woven Fabric for Finite Element Impact Simulation» 7th International LS-DYNA Users Conference, 2002, pp. 8-15 to 8-40.
8. Roylance D., Chammas P., Ting J., Chi H. and Scott B. «Numerical Modeling of Fabric Impact» Proceedings of the National Meeting of the American Society of Mechanical Engineers (ASME), San Fransisco, California, 1995.
9. Xia Y. and Wang Y. «The Effects of Strain Rate on the Mechanical Behavior of Kevlar Fibre Bundles: An Experimental and Theoretical Study» Composite Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 29A, 1998, pp. 1411-15.
10. Xia Y. and Wang Y., «Experimental and Theoretical Study on the Strain Rate and Temperature Dependence of Mechanical Behavior of Kevlar Fibre» Composite Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 30, 1999, pp. 1251-57.
11. Barbero E.J. et al. «Finite Element Modeling of Plain Weave Fabrics From Photomicrograph Measurements,» Journal of Composite Structures, Vol. 73, No. 1, 2006, pp. 41-52.
12. Barbero E.J., Lonetti P., and Sikkil K.K. «Finite Element Continuum Damage Modeling of Plain Weave Reinforced Composites» Composites Part B: Engineering, Vol. 37, 2006, pp. 137-47.

Скачать статью