[發(fā)明專利]一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN107061353B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓品連;張坤;朱光智
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/26
• 分類號(hào): F04D29/26;G06F17/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法，通過對葉片進(jìn)行亞表面細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得風(fēng)扇葉片在鳥撞或異物沖撞時(shí)的彈性變形得到控制，達(dá)到了內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)位吸收能量和破裂吸收能量的效果，最大程度實(shí)現(xiàn)葉片大變形卻不斷裂；即使葉片斷裂，也能通過該設(shè)計(jì)方法控制斷裂位置和走向，做到風(fēng)險(xiǎn)可控，最大程度增加風(fēng)扇葉片的安全性。通過內(nèi)部設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)鳥撞時(shí)葉片斷裂的有效控制和預(yù)測，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片工作中若遇鳥撞或異物沖撞容易斷裂，風(fēng)扇葉片的斷裂位置無法預(yù)測和控制，且斷裂后的碎片包含巨大動(dòng)能，安全隱患極大，這對飛機(jī)的飛行時(shí)極其不利的。

因此，如何提供一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法可以解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)扇葉片受到撞擊容易斷裂且斷裂位置不能預(yù)測是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)扇葉片受到撞擊容易斷裂且斷裂位置不能預(yù)測的技術(shù)問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

1)、初步設(shè)計(jì)帶有基于球單元的亞表面細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的葉片，并對葉片進(jìn)行鳥撞模擬試驗(yàn)；

2)、對鳥撞模擬實(shí)驗(yàn)后的葉片斷裂情況進(jìn)行分析，將葉片劃分為非斷裂區(qū)和斷裂區(qū)，對所述斷裂區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；

所述對所述斷裂區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，重復(fù)步驟1)，并判斷進(jìn)行鳥撞模擬實(shí)驗(yàn)后的葉片是否符合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鳥撞設(shè)計(jì)要求，若葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鳥撞設(shè)計(jì)不符合要求，重復(fù)步驟2)，直到葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鳥撞設(shè)計(jì)符合要求，葉片設(shè)計(jì)結(jié)束。

進(jìn)一步的，所述斷裂區(qū)包括易斷裂區(qū)和非易斷裂區(qū)。

進(jìn)一步的，所述對所述斷裂區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)包括對所述易斷裂區(qū)和所述非易斷裂區(qū)分別進(jìn)行基于球單元的亞表面細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述對所述非易斷裂區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括錯(cuò)位吸能設(shè)計(jì)和破裂吸能設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，對所述易斷裂區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括錯(cuò)位吸能設(shè)計(jì)、破裂吸能設(shè)計(jì)及斷裂預(yù)設(shè)。

進(jìn)一步的，所述斷裂預(yù)設(shè)包括所述易斷裂區(qū)的細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用梯度材料、減小細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)單元的密度及減小細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)總體和/或部分細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的厚度。

進(jìn)一步的，所述錯(cuò)位吸能設(shè)計(jì)和破裂吸能設(shè)計(jì)均包括改變細(xì)網(wǎng)機(jī)構(gòu)單元之間的連接方式為靜摩擦，及削弱細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)單元之間的連接強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述易斷裂區(qū)設(shè)有多道溝道。

進(jìn)一步的，所述對基于球單元的亞表面細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的葉片進(jìn)行鳥撞模擬試驗(yàn)包括采用不同的載荷對葉片進(jìn)行撞擊。

有益效果：

本發(fā)明提供了一種風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法，通過對葉片進(jìn)行亞表面細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得風(fēng)扇葉片在鳥撞或異物沖撞時(shí)的彈性變形得到控制，達(dá)到了內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)位吸收能量和破裂吸收能量的效果，最大程度實(shí)現(xiàn)葉片大變形卻不斷裂；即使葉片斷裂，也能通過該設(shè)計(jì)方法控制斷裂位置和走向，做到風(fēng)險(xiǎn)可控，最大程度增加風(fēng)扇葉片的安全性。通過內(nèi)部設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)鳥撞時(shí)葉片斷裂的有效控制和預(yù)測，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的風(fēng)扇葉片的鳥撞設(shè)計(jì)方法的對斷裂區(qū)優(yōu)化的流程圖。

具體實(shí)施方式