[发明专利]一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法

说明书

本发明公开了一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法，首先设置双层金属机匣总厚度，获取叶片的效力系数；然后进行叶片撞击双层金属机匣的数值仿真试验，获取不同内外层机匣厚度比下的弹道极限；再进行数据拟合，修正无间隙双层金属机匣弹道极限计算模型；最后根据修正的模型计算任意内外层机匣厚度比的弹道极限。本发明的无间隙双层金属机匣的弹道极限模型对机匣的弹道极限有较好的预测效果，经参数修正的理论模型与真实打靶试验、数值仿真结果吻合良好，对实际机匣的预研设计具有重要价值。

技术领域

本发明涉及发动机机匣包容性设计技术，具体涉及一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法。

背景技术

机匣的包容性即机匣能够包容飞断叶片的能力。鉴于机匣非包容性事件带来的严重灾难，机匣的包容性研究在航空发动机的预研设计中占有重要地位。由于包容性过程非常复杂，通常从材料力学性能、高速冲击损伤等方面研究飞断叶片撞击和损伤机匣的机理，将复杂的非线性动力学问题简化为打靶模型。弹道极限是打靶模型中弹体(断裂飞出的叶片)穿透靶板(机匣)的最低速度，是衡量机匣包容能力的最直观指标，其计算对机匣包容性设计具有重要参考价值。现有的弹道极限的公式均针对单层板，对于双层金属板的理论研究，主要是针对靶板材料性能、弹体结构特点等进行的定性研究，而当前获取双层金属板弹道极限主要依靠试验的方法，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法，包括如下步骤：

步骤1、设置双层机匣总厚度；

步骤2、根据双层机匣总厚度，确定叶片的效力系数；

步骤3、进行叶片撞击双层金属机匣的数值仿真试验，获取不同内外层机匣厚度比下的弹道极限；

步骤4、进行数据拟合，修正无间隙双层金属机匣弹道极限计算模型；

步骤5、根据参数修正后的无间隙双层金属机匣弹道极限计算模型，计算该总厚的机匣在任意内外层机匣厚度比下的弹道极限。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)使用本发明的无间隙双层金属机匣的弹道极限模型，可以依靠有限组试验或仿真数据，经数值拟合修正模型参数，得到同等总厚度下任意内外层厚度比的机匣的弹道极限值，减少了工作量，且避免了多次试验带来的昂贵成本；2) 本发明提出的模型与试验、数值仿真结果吻合良好，对实际机匣的预研设计具有重要价值。

附图说明

图1为基于Matlab拟合得到的单层机匣弹道极限与厚度的关系。

图2为本发明方法在总厚10mm双层机匣上的拟合结果图。

图3为本发明方法在总厚5mm双层机匣上的拟合结果图。

图4为本发明方法在总厚8mm双层机匣上的拟合结果图。

图5为本发明方法在总厚12mm双层机匣上的拟合结果图。

图6为本发明方法在总厚15mm双层机匣上的拟合结果图。

图7为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

如图7所示，无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法，包括如下步骤：

步骤1、设置双层金属机匣总厚度H^*；

步骤2、根据双层机匣总厚度，确定叶片的效力系数k；