大涵道比涡扇发动机风扇叶片丢失事件是现代航空飞行安全的重要威胁之一。由于存在高应变率、大变形、结构部件间强耦合及多种非线性等因素,使得风扇叶片丢失过程中的力学现象分析极为复杂。本文通过试验和数值仿真分析,对叶片丢失条件下航空发动机外传载荷、整机响应等开展研究,可为涡扇发动机的安全性评估提供方法。论文的主要研究内容与结果如下:(1)参考典型大涵道比涡扇发动机的承力结构,搭建了叶片丢失旋转试验台,进行了不同转子转速下的叶片丢失试验;试验中,采用高速摄影记录试验过程,并录取了关键位置点的加速度数据。观察试验结果发现撞击过程为:丢失叶片叶尖首先撞击机匣,随后叶片受持续旋转的追随转子撞击后沿机匣内壁滑动,丢失叶片倾倒,最终叶根横向撞击机匣。各测点加速度响应幅值从大到小依次为:风扇机匣、中介机匣和涡轮机匣,且叶片飞断转速越大加速度响应也越大。(2)根据试验台及试验件的实际结构,在前处理软件Hypermesh中进行了全三维建模,利用显式有限元软件LS-Dyna进行了瞬态有限元仿真分析,并与试验数据对比。仿真结果较好模拟了试验中叶片撞击过程;而加速度响应幅值随工况不同存在一定误差,曲线趋势与试验结果相同,大体存在两个峰值,基本验证了仿真方法的有效性。(3)对某型真实大涵道比涡扇发动机结构进行了简化,保留主要承力框架和低压转子,运用所建立的仿真方法,对真实发动机叶片丢失条件下瞬态响应进行数值模拟,通过分析叶片、机匣、轴承及承力支板等关键部位响应,得出了载荷分布规律。论文的研究成果为进一步开展大涵道比涡扇发动机在叶片丢失条件下的安全性评估提供了分析方法。