西北工业大学冲击动力学及工程应用重点实验室李玉龙教授和刘军教授团队在《Aerospace Science and Technology》期刊发表了题为“Test and numerical simulation study on the containment characteristic of an aeroengine turbine casing”的论文。文章采用试验和仿真相结合的方法系统研究了航空发动机涡轮机匣高速旋转叶片冲击下的包容特性。论文的第一作者为西北工业大学航空学院博士生曹苗，通信作者为西北工业大学航空学院刘军教授。该研究得到了国家科技重大专项（J2019-VIII-0008-0169）资助。

航空发动机叶片在运行过程中可能因外物冲击、疲劳、过热等因素发生突然断裂，产生的高能碎片撞击机匣易引发发动机非包容事故。涡轮作为发动机的核心热端部件，长期承受高温与复杂力学载荷，研究其在高温高速冲击下的包容特性及失效机理对于提升发动机结构安全具有重要的意义。本文基于转子试验平台（图1）开展了常温与高温下的涡轮机匣旋转包容试验，通过预制裂纹的方式模拟叶片断裂，并采用高速摄像和应变测量系统记录了旋转叶片撞击及机匣的动态过程与结构响应。试验结果表明，高温下涡轮叶片会由于材料的热软化效应呈现明显的弯曲变形，而室温下则会发生多段破碎。

为了研究航空发动机涡轮机匣的包容性，本文基于转子试验平台分别开展了常温与高温条件下的旋转包容试验，并利用LS-DYNA有限元软件建立了精细的网格模型，通过对比试验与数值仿真结果，验证仿真方法的有效性。在此基础上，通过模拟真实涡轮叶片撞击机匣的过程，发现叶间相互作用对断叶的运动轨迹及机匣的冲击载荷具有显著的影响，并明确了叶根撞击最为危险，相关结论可为涡轮机匣的结构优化及包容性设计提供一定的参考和依据。

·高温下叶片更易卷曲：高温环境下叶片材料软化明显，表现为大变形卷曲，而未出现大规模断裂碎片。

·包容过程分为四阶段：包括叶片尖端接触、叶片弯曲撞击、叶片平台撞击、相邻叶片推动飞出。

·多叶片相互作用显著影响轨迹：相邻叶片推动释放叶片前移，补充其动能，叶片根部撞击对机匣损伤最严重。

·多叶片释放加剧损伤：三叶片同时释放会导致更多碎片产生，增加包容结构冲击载荷。

·转速升高增加损伤风险：转速增加使叶片动能集中于根部，加剧对密封环段的损伤。