基于Johnson-Cook模型的硬物損傷數(shù)值模擬研究.pdf

1、航空發(fā)動機在其工作過程中會發(fā)生風(fēng)扇/壓氣機葉片的硬物損傷事件，給發(fā)動機和飛機的飛行安全帶來危害。本文主要針對風(fēng)扇/壓氣機葉片的抗硬物損傷設(shè)計，開展了基于Johnson-Cook材料模型的硬物損傷數(shù)值模擬方法研究。
　　 對Johnson-Cook材料模型（包括本構(gòu)模型和失效模型）進行了應(yīng)用研究。應(yīng)用徑向返回算法，推導(dǎo)了單軸Johnson-Cook本構(gòu)模型的應(yīng)力積分公式，發(fā)展了本構(gòu)模型和失效模型材料參數(shù)的估計方法，編寫了材料參數(shù)優(yōu)

2、化估計程序。
　　 根據(jù)TC4合金的材料試驗數(shù)據(jù)，估計獲得了TC4合金的Johnson-Cook模型材料參數(shù)，其中本構(gòu)模型包括五種不同的應(yīng)變率項。通過本構(gòu)模型計算曲線與試驗曲線的對比，結(jié)果表明：五種不同應(yīng)變率項的Johnson-Cook本構(gòu)模型能夠較好地描述TC4合金的應(yīng)變率和溫度相關(guān)變形行為，其中Cowper-Symonds應(yīng)變率修正模型外推至FOD所能達到的應(yīng)變率范圍時（106/s）預(yù)測結(jié)果偏大。
　　 基于TC4合

3、金的Johnson-Cook模型，對硬物損傷數(shù)值模擬方法進行了研究。首先，研究了不同因素對硬物損傷模擬結(jié)果的影響，結(jié)果表明：粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格都不適合于FOD材料失效的預(yù)測，應(yīng)設(shè)置合適的接觸剛度系數(shù)，除Cowper-Symonds應(yīng)變率修正模型外，其他幾種模型的硬物損傷模擬結(jié)果基本相同。對多組硬物損傷試驗進行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：
　　 Johnson-Cook模型在一定程度上可以較好地預(yù)測風(fēng)扇/壓氣機葉片的硬物損傷。