文档介绍：NanjingUniversity of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Energy and Power EngineeringInvestigations on the Impact Resistance and Structural Optimization of Stiffened Aluminum PlateA Thesis inAerospace Propulsion Theory and EngineeringbyYang LeAdvised byProf. Guan YupuSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMaster of EngineeringMarch, 2012承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:南京航空航天大学硕士学位论文I摘要当飞机飞行时,发动机叶片可能由于鸟撞击、外物损伤、高低周疲劳或材料缺陷等产生断裂飞出,若机匣不能包容失效叶片,将造成灾难性的后果。为降低航空发动机机匣重量,提高推重比,其金属风扇机匣通常会设计为带加强筋结构,因而,研究带加强筋结构金属机匣的包容能力具有重要的意义。本文以民用发动机机匣包容性为研究背景,对加筋铝合金板进行冲击试验及数值仿真分析,并对加筋铝合金板进行了结构优化计算,具体内容包括:(1)根据实际民用发动机机匣结构特征,设计铝合金加筋板冲击试验件。完成冲击试验并对冲击过程、断口、临界速度及应变响应进行了分析,分析结果表明加强筋可以有效提高靶板的抗冲击性能。(2)在试验的基础上,使用LS-DYNA软件建立了数值仿真模型,根据材料性能数据确定仿真时使用的材料模型及其参数并进行冲击数值仿真计算。对有限元仿真结果与试验结果进行了对比及分析,分析结果表明数值仿真结果较好的符合试验结果;(3)使用MATLAB软件编写了遗传算法程序,采用已确定的有限元分析模型,通过调用ANSYS/LS-DYNA软件循环求解并最终得到加强筋的最佳尺寸。计算结果显示遗传算法的优化能力和收敛速度均较好,从而为加筋板的抗冲击性能优化计算提供了一种可行方法。本文的试验及仿真结果对加筋板的抗冲击性能研究有一定的参考价值,并为加筋板的优化计算提供了一种可行的方法。关键词:加筋板,铝合金,抗冲击性,冲击试验,数值仿真,遗传算法加筋铝合金板抗冲击性能研究及结构优化IIABSTRACTThe modern turbine engineis operating at a high speed. The fan blade wouldshed due to birds strike,FOD, HCF and LCF fatigue and material defects etc. If the fan blade is not contained in the engine, it may lead to ident. To improve the thrust weight ratio,stiffened fan casingis utilized for mitigating fan blade out events. Therefore, it is of great significance for studying the containment capability of the metal with stiffened structure of the metal this paper, with the research oncivil engine casing containment, stiffened aluminum alloy plate ballistic impact tests and numerical simulationsare carried out as well as the stiffened structural optimization. The main contents are as follows:(