ansys發動機葉片的案例
航空發動機葉片斷裂機理
2018年4月17日，西南航空1380號航班（SouthwestAirlines Flight 1380）的一架波音737型客機在巡航狀態時，突然發生發動機爆炸事故，事故導致1人遇難，148人生還。初步的調查結果：這次事故是由于發動機發生了非包容性故障。
2013年7月22日，美國西南航空公司一架客機在著陸時機頭觸地，機上150多人有16人輕傷。
航空事故歷史中，發動機葉片損壞而引發的飛機事故還真不少見。2014年，我國南航CZ3739航班飛機引擎空中著火，事后調查顯示發生故障的發動機進口處，壓氣機風扇的葉片有斷裂。據推測，有可能是葉片斷掉后進入發動機內，損傷發動機進氣流場，導致后者發生“畸變”，進而形成“喘振”。所幸的是這次事故沒有造成人員傷亡。
2016年8月27日，一架西南航空的波音737-700型客機在執飛新奧爾良飛奧蘭多的航班時，同樣發生CFM56-7B型發動機的風扇葉片非包容性故障，所幸此次事故中客機安全降落，并無更為嚴重事故發生。
2018年4月，波音737空中引擎爆炸其實據不完全統計，我國空軍現役飛行的發動機事故中，80%都跟發動機葉片斷裂失效有關。而這么嬌貴的部分一旦發生斷裂失效，對發動機乃至整個飛機的損害往往是致命性的。可見，發動機葉片斷裂不容小覷，那么今天小編就帶領大家全方位認識一下發動機葉片的斷裂，看看它為啥有這么驚人的破壞力。從理論上看，渦輪葉片斷裂的故障機理有疲勞、超應力、蠕變、腐蝕、磨損等。
疲勞。發動機工作時，由于經常起動、加速、減速、停車以及其他條件的影響，會使渦輪各部件承受復雜的循環載荷作用，使得葉片經受大量彈性應力循環，最終引起高周疲勞、低周疲勞或熱疲勞，使得渦輪葉片斷裂。
展開 噴氣發動機葉片剝離模擬
[abaqus行業應用及案例] 噴氣發動機葉片剝離模擬
葉片剝離是一種嚴重事故，同時從力學上講是高度動態和高度非線性問題：發動機外殼必須防止脫離的葉片擊穿以及還要能在葉片剝離導致的不平衡力作用下繼續工作。
發動機設計和驗證可以采用Abaqus/Explicit來進行模擬。
應用 Abaqus/Standard分析勻轉速時風扇的狀態，將上述分析結果為基礎在Abaqus/Explicit 中進行后續的動態分析。
有限元模型
不同外殼厚度情況下，結構的破壞情況對比：
5mm厚度的破壞情況
4mm厚度的破壞情況
3mm厚度的破壞情況
展開 航空發動機寬弦空心風扇葉片制造研究綜述
如表 1 簡要概述了世界航空發動機風 扇葉片的發展歷程，從 1970 年先后投入使用的 JT9D 與 TF39 發動機，到 2022 年將要投入使用的 GE9X，大涵道比渦扇發動機風扇葉片的葉型構造、材料和成形技術等歷經了 50 多年的改進，羅羅、通用和普惠是目前國際上最主要的三大航空發動機制造企業，在風扇葉片方面的研究取得了重大進展，另外國內外一些研究機構也在該領域開展了相關工作，并取得了一定的成果。
表 1 航空發動機風扇葉片發展歷程
1.1 鈦合金窄弦實心風扇葉片
如圖 1 所示為鈦合金窄弦實心風扇葉片，凸肩結構設計可以在一定程度上增加葉片剛性和自振頻率，通過鍛造成形后機加工獲取葉片成品， 20 世紀 60 年代之前，此類風扇葉片得到普遍應用。但是凸肩帶來的問題有流量限制和氣流擾動等，不利于節約發動機的燃油消耗率，不適應風扇葉片的進一步發展，因此無凸肩的寬弦風扇葉片應運而生。
圖 1 窄弦實心風扇葉片
1.2 鈦合金寬弦空心風扇葉片
寬弦空心風扇葉片最早由英國和美國等國家的航空發動機公司提出，如圖 2 所示，弦長的增加避免了窄弦葉片凸肩帶來的效率損失，同時提高了耐疲勞性能及抗外物損傷能力。如圖 3 所示為鈦合金寬弦空心風扇葉片從概念的提出到演化過程示意圖。對開式結構和蜂窩夾芯式結構 的概念先后由美國通用電氣和英國羅羅公司在 20 世紀 70 年代提出。對開式結構由兩片鈦面板和加強筋組成，在流體壓力和模具溫度的共同作用下實現葉片構件之間的擴散連接。
展開 英國斯貝發動機葉片設計的應力標準
本文介紹英國斯貝發動機葉片設計用到的應力標準。
一、壓氣機轉子葉片，包括風扇葉片
1.1關于屈服強度及極限強度
1.1.1葉身，對軍用發動機而言，在所有正常工作條件下：
葉片彎曲應力和拉伸應力的合應力不應大于0.1%的屈服強度的75%，0.1%的屈服強度用σ0.1表示。
拉伸應力不應大于σ0.1的37.5%。
1.1.2銷接固定的葉片根部
對軍用發動機而言：
銷孔邊緣的名義拉伸應力不能超過極限強度σb的25%。值得指出的是，在計算拉伸應力時，必須留有加大孔或襯套尺寸的余量。
在耳片處的最大峰值應力不能超過極限強度σb的80%。
銷釘的彎曲應力不能超過極限強度σb的30%
1.1.3燕尾形榫頭根部
擠壓應力不能超過屈服應力σ0.1的40%。
1.2.蠕變強度
1.2.1葉身
在所有作用有蠕變應力條件下，葉片彎曲應力和拉伸應力的合應力不應超過規定的蠕變強度。一般來講，
短時蠕變，不應超過10h內的0.1%的蠕變強度。
長時蠕變，不應超過100h內的0.1%的蠕變強度。
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航空發動機葉片的高科技秘密
作者：Horson 來源：航空微讀
我們都知道，發動機作為飛機中推進系統的一個組成部分，是一種高度復雜和精密的熱力機械，它的造價要遠遠的高于飛機中的其他部件。
下面是幾種不同型號的航空發動機：
圖1 勞斯萊斯梅林V-12引擎
圖2 一個ULPower UL260i水平對置氣冷式航空發動機
圖3 GEnx商用飛機發動機的內部構造
一、航空發動機葉片
首先，我們看幾張發動機葉片基本形狀和構造。
圖4 發動機簡圖
發動機中葉片主要分為四個部分：
扇葉（fan blades）
壓氣機葉片（compressor blades）
高壓渦輪葉片（high pressure turbine blades）
低壓渦輪葉片（lowpressure turbine blades）
圖5 GEnx-2B的風扇葉片和進口導流葉
圖6噴氣式飛機發動機的渦輪葉片
圖7 風扇葉片
你知道葉片在發動機中起多大作用嗎？
發動機中完成對氣體的壓縮和膨脹，并且以最高的效率產生強大的動力來推動飛機前進的工作的就是這眾多的葉片。
展開 航空發動機葉片測量新技術
來源：中國航空新聞網作者：
葉片作為發動機的相關重要部件之一，其在航空發動機制造中所占比重約為30%。由于葉片形狀復雜、尺寸跨度大（長度從20mm~800mm）、受力惡劣、承載最大，且在高溫、高壓和高轉速的工況下運轉，使得發動機的性能在很大程度上取決于葉片型面的設計制造水平。為滿足發動機高性能、可靠性及壽命的要求，葉片通常選用合金化程度很高的鈦合金、高溫合金等材料制成；同時由于葉片空氣動力學特性的要求，葉型必須具有精確的尺寸、準確的形狀和嚴格的表面完整性。隨著航空發動機性能要求越來越高，各大主機生產廠對葉片加工精度要求也越來越高。目前，航空發動機的葉片制造方法主要有電解加工、銑削加工、精密鍛造、精密鑄造等。其中，數控銑削加工由于加工精度高、切削穩定、工藝成熟度高等優點而被廣泛應用。然而由于葉片零件壁薄、葉身扭曲大、型面復雜，容易產生變形，嚴重影響了葉片的加工精度和表面質量。如何嚴格控制葉片的加工誤差，保證良好的型面精度，成為檢測工作關注的重點。葉片型面是基于葉型按照一定積累疊加規律形成的空間曲面，由于葉片形狀復雜特殊、尺寸眾多、公差要求嚴格，所以葉片型線的參數沒有固定的規律，葉片型面的復雜性和多樣性使葉片的測量變得較為困難。傳統的檢測方法無法科學地指導葉片的生產加工，隨著汽輪機、燃氣機等制造業的發展，要求發動機不斷更新換代，提高發動機的安全性和可靠性；先進技術的體現在于葉片的改進與創新，從而必須提高葉片制造技術水平，同時要求葉片加工測量實現數字化，體現其精準度，精確給出葉片各點實際數值與葉片理論設計的誤差。且隨著我國航空發動機制造企業的迅猛發展，發動機葉片數量大、種類多，檢測技術面臨著前所未有的機遇和挑戰。
目前，在國內的葉片檢測過程中，傳統的標準樣板測量手段仍占主導地位，效率低下、發展緩慢，嚴重制約著設計、制造和檢測的一體化進程。
展開 航空發動機葉片測量新技術
導讀：葉片作為發動機的相關重要部件之一，其在航空發動機制造中所占比重約為30%。由于葉片形狀復雜、尺寸跨度大、受力惡劣、承載最大，且在高溫、高壓和高轉速的工況下運轉， 使得發動機的性能在很大程度上取決于葉片型面的設計制造水平。
為滿足發動機高性能、可靠性及壽命的要求， 葉片通常選用合金化程度很高的鈦合金、高溫合金等材料制成；同時由于葉片空氣動力學特性的要求，葉型必須具有精確的尺寸、準確的形狀和嚴格的表面完整性。隨著航空發動機性能要求越來越高，各大主機生產廠對葉片加工精度要求也越來越高。
目前，航空發動機的葉片制造方法主要有電解加工、銑削加工、精密鍛造、精密鑄造等。其中，數控銑削加工由于加工精度高、切削穩定、工藝成熟度高等優點而被廣泛應用。然而由于葉片零件壁薄、葉身扭曲大、型面復雜，容易產生變形，嚴重影響了葉片的加工精度和表面質量。如何嚴格控制葉片的加工誤差，保證良好的型面精度，成為檢測工作關注的重點。葉片型面是基于葉型按照一定積累疊加規律形成的空間曲面，由于葉片形狀復雜特殊、尺寸眾多、公差要求嚴格，所以葉片型線的參數沒有固定的規律， 葉片型面的復雜性和多樣性使葉片的測量變得較為困難。傳統的檢測方法無法科學地指導葉片的生產加工，隨著燃氣輪機等制造業的發展，要求發動機不斷更新換代，提高發動機的安全性和可靠性；先進技術的體現在于葉片的改進與創新，從而必須提高葉片制造技術水平，同時要求葉片加工測量實現數字化，體現其精準度，精確給出葉片各點實際數值與葉片理論設計的誤差。且隨著我國航空發動機制造企業的迅猛發展，發動機葉片數量大、種類多，檢測技術面臨著前所未有的機遇和挑戰。
展開 航空發動機葉片裂紋擴展規律數值模擬研究
摘要:
基于有限元分析軟件ABAQUS 聯合裂紋分析軟件Franc3D,開展了葉片裂紋擴展影響研究。建立壓氣機葉片有限元模型和裂紋擴展模型,發現葉片在振動載荷下的應力分布規律和不同裂紋位置、不同前緣形狀、不同初始角度的葉片裂紋擴展規律。葉片背部裂紋擴展速率快于葉片前緣和后緣;初始裂紋前緣形狀對葉片表面裂紋方向的擴展基本無影響,但對裂紋深度方向擴展存在明顯影響;葉片初始裂紋方向與緣板面夾角越小,則裂紋擴展速率越快,且其他方向裂紋隨著擴展會逐漸向緣板面方向偏轉。
關鍵詞:
航空發動機;葉片;振動激勵;裂紋擴展;數值模擬
——本文摘自：《兵器裝備工程學報》
1 引言
壓氣機葉片作為航空發動機的關鍵零部件,其可靠性直接影響航空發動機的安全。壓氣機通過高速旋轉的葉片壓縮空氣,為燃燒室提供足量的氧氣供給,為發動機賦予了更大功率的輸出,但壓氣機位于發動機通風道入口附近,其葉片易收到外物損傷[1 -2] 、腐蝕和復雜工況的風險,疲勞裂紋是其主要失效形式[3 -4] 。
模擬仿真是研究航空發動機葉片疲勞性能的重要手段。
Poursaeid 等[5] 通過有限元分析軟件ANSYS 對葉片輪盤系統的動力學分析,得出葉片第一和第二固有頻率模式下的共振是導致葉片疲勞斷裂的主要原因。Duó 等[6] 采用有限元方法模擬了外物損傷整個過程,并將計算得到的殘余應力場分布與兩種實驗觀測結果進行了對比驗證。Salehnasab 等[7] 基于ABAQUS 和ZENCRACK 斷裂力學程序預測葉片疲勞裂紋擴展。Liu 等[8] 對離心壓縮機葉輪葉片進行了氣動載荷和離心載荷耦合的有限元分析,得到了葉片疲勞壽命預測結果。卜嘉利等[9] 基于ABAQUS 有限元分析軟件研究了某型發動機風扇轉子葉片在室溫下的疲勞性能。
展開 發動機葉片鳥撞仿真研究（轉載）
根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
展開 發動機葉片鳥撞仿真分析【轉載】
根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
展開 發動機葉片鳥撞仿真實驗研究（轉載）
根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
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羅羅即將完成新遄達1000發動機葉片的適航認證
導讀：9月14日，羅羅公司更新遄達1000發動機技術問題的進展情況，該公司高管預計，到今年年底，羅羅公司重新設計的中壓壓氣機第1級和第2級動葉將獲得適航批準。
今年4月份，針對遄達1000發動機爆出的故障，EASA和FAA分別頒布了適航指令，要求對遄達1000發動機第C批發動機的中壓壓氣機進行檢查，而到了6月份后，又擴大了適航指令，要求對遄達1000的B批發動機也進行檢查。
這樣，導致遄達1000發動機的檢查和技術整改超過了羅羅公司原計劃的售后維修MRO容量需求，并且在最近增加了更多。
羅羅公司歐洲營銷主管斯科特-霍蘭德表示，通過要求MRO服務商在其工廠中增加發動機維修線，和新開一些短期的維修工廠用于有限的部件模塊更換，羅羅已經在過去6個月創造了3倍的產能。
羅羅公司還在其位于倫敦希思羅機場開設了一個臨時的“外科手術”服務中心，但該中心無法進行大規模的維護。
霍蘭德表示：“我們試圖調整維修網絡以在短期內創造更多空間來支持公司的發動機維修維護。”
這些有限的措施將有助于讓遄達1000發動機為波音787客機重新提供動力。
展開 這么美的航空發動機葉片，你見過嗎
葉片是航空發動機中數量最大的零件類別，常常需要在極惡劣的環境下工作，因此葉片的加工精度和質量與發動機的表現是密不可分的，小編就來帶大家一睹“小身材 大力量”的魅力。
話不多說，先上一波美照感受一下~
航空發動機上的國產高溫合金單晶葉片
單晶葉片技術的掌握意味著我國將大大提高大推重比發動機的生產能力，并將大大提高原有發動機的使用壽命。根據研究，葉片的溫度承受極限每提升25℃就可以使其在原有溫度下提升至原來壽命的3倍。
鈦合金葉片
羅爾斯-羅伊斯trent900鈦合金葉片
航空發動機上常用的轉子葉片以鈦合金（壓氣葉片）和高溫合金（渦輪葉片），較為普遍的壓氣葉片多以Ti-6Al-4V中等強度高損傷容限型鈦合金為主，在鈦合金譜系中，Ti-6Al-4V由于在耐熱、強韌、耐腐蝕、抗疲勞及可加工性方面具有較好的綜合性能，應用的最為廣泛，約占到了全部鈦合金應用的75%以上。
鎳基高溫合金葉片
鎳基高溫合金是現代航空發動機、航天器和火箭發動機以及艦船和工業燃氣輪機的關鍵熱端部件材料(如渦輪葉片、導向器葉片、渦輪 盤、燃燒室等)，也是核反應堆、化工設備、煤轉化技術等方面需要的重要高溫結構材料。
碳纖維復合材料葉片
這種復合結構要比目前普遍使用的鋁、鋼和鈦的合金材料輕一半，強度和耐熱性幾乎相同。
展開 航空發動機葉片振動可靠性分析及優化設計
航空發動機常見的分類原則可以分為按空氣是否參與發動機工作和發動機產生推進動力的原理兩種。按發動機是否須空氣參加工作航空發動機又可分為吸空氣發動機和非吸氣發動機。按產生推進動力的原理不同飛行器的發動機又可分為間接反作用力發動機和直接反作用力發動機兩類
航空發動機葉片振動可靠性分析及優化設計.doc
曲面測量工具|白光干涉儀五軸全自動測量發動機葉片
葉片作為發動機的核心部件，制造工藝復雜，科技含量高，在研發過程中遇到的難題很多。可以說發動機的性能很大程度上取決于葉片型面的設計和制造水平。其中航空發動機葉片是典型的自由曲面零件，它的曲線形狀、制造精度和質量直接決定了發動機的推進效率大小和安全。
一個發動機上有很多葉片，每一個圓盤上大概有30多個葉片，如果葉片的形狀和尺寸不能夠保證，那么在發動機高速運轉時是非常危險的。所以對于葉片的型面和幾何尺寸檢測也是非常重要的，但是就葉片的形狀來說常規測量方法很難進行測量。
白光干涉儀作為一款超高精度的光學3D輪廓儀，一直在超精密加工領域有著廣泛的應用，在大部分的應用場景中，都是采用標準的白光干涉儀機型測量平面類型零件的表面粗糙度，而在一些特殊行業及領域，針對一些有著曲面特征的零部件，如何解決其形狀不規則裝夾不便、測量點分布不在同一個面、單次測量效率低的問題，成為了一個難題。
針對葉片類曲面零部件，白光干涉儀能夠在空間范圍內實現曲面全自動測量功能，能夠解決上述多個測量難題。
白光干涉儀特點：
1）可在測量軟件中直接加載生成零部件的3D模型；
2）根據3D模型可在零部件不同曲面上選擇多個測量點位并生成模板；
3）軟件能夠快速完成上述多個點位的自動測量并直接獲取分析數據；
中圖儀器白光干涉儀測量發動機葉片大空間自由曲面
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