Моделі взаємодії м'якого тіла з перешкодою і результати їх дослідження

Abstract

У дисертаційній роботі вперше розроблено і науково обґрунтовано гібридну модель контактної взаємодії м'якого тіла з лопаткою авіадвигуна для комплексного дослідження впливу конструктивних параметрів лопаток на їх реакцію у разі удару по ним м'якого тіла різної маси, з різною швидкістю і під різними кутами. Виконано верифікацію моделі шляхом порівняння результатів чисельного моделювання з результатами натурних експериментів. Модель дозволяє визначити діючі на лопатку навантаження без проведення натурного експерименту, що істотно спрощує, прискорює і знижує матеріальні витрати на випробування лопаток двигуна на птіцестійкість. Подальшого розвитку набув метод моделювання контактної взаємодії м’якого тіла з лопаткою авіаційного двигуна, який відрізняється від існуючих застосуванням безсіткового методу згладжених частинок для дискретизації м'якого тіла, що дозволило усунути проблеми чисельної нестійкості рішення і розширило область моделювання та дослідження механічних процесів, які супроводжують удар. Встановлено, що форма м'якого тіла несуттєво впливає на зміну максимального тиску. Отримано апроксимаційні залежності сили удару від маси і швидкості м'якого тіла. Встановлено, що залежність сили удару від маси м'якого тіла і швидкості зіткнення є квадратичною. Досліджено деформації сталевої плити-мішені при різних швидкостях і кутах зіткнення. Розрахункові форми імпульсу деформацій якісно і кількісно узгоджуються з експериментальними. In the thesis, for the first time, there has been developed and scientifically proved a hybrid model of contact interaction between soft body and aircraft engine blade. The model is used for multipurpose analysis of the influence of the blade design parameters on their reaction in case of soft body impact of different mass, with different speeds and at different angles. The model was verified by comparing the results of numerical simulation with the test results. The model allows to determine the loads acting on the blade without carrying out a full-scale experiment, which significantly simplifies, speeds up and reduces the costs of testing the blades for bird resistance. The simulation technique of soft body to engine blade interaction was further developed. The method differs from the existing ones by using smoothed particles method for discretization of the soft body, which allows to eliminate the problems of numerical instability and expand the scope of simulation and analysis of mechanical processes accompanying the impact.