National Transport Library Research Database

Metodutveckling för containmentdimensionering (Method development for containment sizing)

Sponsors, duration, budget: Vinnova ; 2009-07-01 -- 2013-12-31 ; 3304000 kronorRegistration number:
  • Vinnova 200901242
Subject(s): Abstract: Syfte och mål: För flera strukturella delar i civila flygmotorer finns krav på containment (inneslutningsförmåga), vilket innebär att den struktur som omger motorns roterande delar förhindrar att lösa delar vid ett eventuellt skovelbrott tränger ut och förorsakar skador på den omgivande flygkroppen. Traditionellt används konservativa handräkningsmetoder som i mycket begränsad utsträckning tar hänsyn till den fysik som är involverad för olika varvtal, temperaturer och geometrier. Därför är en numerisk metod önskvärd för att kunna simulera och analysera en strukturs förmåga att innesluta ett blad som lossnat. Målet är att med dagens analysverktyg, baserade på explicit FEM, kunna ta större hänsyn till hur det fysikaliska fenomenet ser ut och därmed erhålla nya och säkrare marginaler för att kunna sänka vikten på dessa komponenter. Resultat och förväntade effekter: I det föreslagna projektet kommer en till TRL 4 validerad analysmetod för containment att utvecklas. Den valda materialmodellen vidareutvecklas och testas för ett relevant material. All implementering ska ske i en generell/kommersiell programvara som industrin har tillgång till. Projektet ska profilera Volvo Aero som ett företag med förmåga att utveckla produkter med låg vikt som starkt bidrar till att klara nutida och framtida miljömål för flygindustrin. Uppläggning och genomförande: Projektet genomförs i följande steg: 1)Materialval och i huvudsak konventionell materialprovning. 2) Validering av vald materialmodell med provning för att fånga beteendet vid höga töjningshastigheter. 3) Validera att metoden kan prediktera när penetration av ett bladlikt föremål sker (TRL4). 4) Definiera en process från materialprovning till containmentanalyser så att fortsatt arbete med containment analyser och roterande containmentprov leder fram till en till TRL6 validerad metod. Arbetet genomförs som ett doktorandprojekt vid Avdelningen för Hållfasthetslära, Luleå Tekniska Universitet (LTU) som har nödvändiga experimentella resurser samt personal med relevant erfarenhet och handledarkompetens. I Volvo Aeros egensatsning ingår att ge stöd under hela projektet. En styrgrupp bildas med representanter från Volvo Aero och Hållfasthetslära, LTU.Abstract: Goals/targets: Several static parts of commercial aero engines are required to have containment capability; this implies that the structure that surrounds the rotating parts of the engine must prevent released parts due to a blade off event to cause damages on the surrounding aircraft. Traditionally conservative hand calculation methods are used, methods that only in a limited way takes the involved physics, e.g. rotational speed, temperature and geometry, into account. Therefore it is desirable to utilize a numerical method to simulate and analyze the capability of a structure to contain a released blade. The goal is to use modern analysis tools based on explicit FEM to be able to take into account for the physical behavior of the problem and thereby gain new and safer margins that enables lower weight of these components. Result and effects In the proposed project an analysis method for containment will be developed to the technology readiness level TRL 4. The material model will be developed and tested for one relevant material. All implementation will be made in a general commercial soft ware that is available to the industry. The project will profile Volvo Aero as a company with the ability to develop low weight products that strongly contributes to manage the aero industry environmental goals for today and the future. Planning and implementing The project is realized in the following steps: 1) Choice of material and mainly conventional material testing. 2) Validation of chosen material model using testing that captures the behavior at high strain rates. 3) Validate the methods ability to predict when penetration of a blade like object occurs (TRL4). 4) Define the process from material testing to containment analysis in a way that continued analysis of containment and rotating containment testing leads to a technology readiness level of 6. The work is carried out by a PhD student at the Department for Solid Mechanics, Univserity of Luleå (LTU) where necessary experimental resources and personnel with relevant experience and supervising skills are available. A steering committee is formed by people from Volvo Aero and Solid Mechanics at LTU.
Item type: