Obrabotka Metallov 2014 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (65) 2014 54 ТРУДЫ КОНФЕРЕНЦИИ В каждом эксперименте имитатор лопатки после обрыва осуществлял радиальный удар по корпусу вентилятора. При этом был возможен как дальнейший вылет имитатора за пределы корпуса, так и его локализация внутри корпуса вентилятора. В дальнейшем пробиванием кор- пуса будем называть вылет имитатора наружу. 2. Численное исследование модельных испытаний кольцевых образцов корпуса вентилятора Численное моделирование процессов дефор- мирования и разрушения корпуса вентилятора авиадвигателя при высокоскоростном соуда- рении с имитатором лопатки вентилятора осу- ществлялось с помощью конечно-элементного комплекса LS-DYNA [11]. Задача решалась в трехмерном случае в лагранжевой постановке. Геометрическая модель, соответствующая экс- перименту, приведена на рис. 2. Для описания поведения исследуемых ти- тановых сплавов применялась модель *MAT_ JOHNSON_COOK, использующая соотношения Джонсона-Кука [12, 13] с уравнением состояния в форме Ми–Грюнайзена [14]. Опыт создания уравнения состояния [15,16] показал, что несо- гласованность упругих констант приводит к не- физическому поведению материала при ударном нагружении. Поэтому было проведено согласо- вание упругих постоянных исследуемых мате- риалов между собой и уравнением состояния. Значения параметров материалов [17], параме- а б Рис. 2. Геометрическая модель ( а ) и положение имитатора лопатки в момент обрыва ( б ) тров модели Джонсона-Кука A , B , n , C , m , моде- ли разрушения D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 [18] и коэффи- циенты уравнения состояния, согласованные с [19] и использованные в расчетах, представлены в табл. 2. Поведение материала имитатора лопатки при взаимодействии с корпусом описывалось с по- мощью модели *MAT_PIECEWISE_LINEAR_ PLASTICITY. Полученные в расчетах значения остаточной скорости имитатора лопатки и величины отно- сительной погрешности по остаточной скорости приведены в табл. 3. На рис. 3 представлены результаты экспе- римента и численного моделирования взаимо- действия имитатора лопатки с корпусом вен- тилятора, толщиной 5 мм из высокопрочного титанового сплава ВТ6. Корпус вентилятора был пробит боковой поверхностью имитатора лопатки с остаточной скоростью 70,7 м/с. От- носительная погрешность по сравнению с экс- периментально измеренной остаточной скоро- стью не превышает 3 %. Следов пластической деформации около места излома практически не наблюдается. Форма отверстия, пробитая имита- тором лопатки, в корпусе хорошо согласуется с экспериментом. В этом случае происходит гаше- ние 95 % начальной кинетической энергии ими- татора лопатки. Рассмотрим более детально динамку процес- са пробития имитатором корпуса вентилятора. После обрыва имитатор осуществляет радиаль- ный удар тонким концом по корпусу вентиля-