航空发动机在其工作过程中会发生风扇/压气机叶片的硬物损伤事件,给发动机和飞机的飞行安全带来危害。本文主要针对风扇/压气机叶片的抗硬物损伤设计,开展了基于Johnson-Cook材料模型的硬物损伤数值模拟方法研究。对Johnson-Cook材料模型(包括本构模型和失效模型)进行了应用研究。应用径向返回算法,推导了单轴Johnson-Cook本构模型的应力积分公式,发展了本构模型和失效模型材料参数的估计方法,编写了材料参数优化估计程序。根据TC4合金的材料试验数据,估计获得了TC4合金的Johnson-Cook模型材料参数,其中本构模型包括五种不同的应变率项。通过本构模型计算曲线与试验曲线的对比,结果表明:五种不同应变率项的Johnson-Cook本构模型能够较好地描述TC4合金的应变率和温度相关变形行为,其中Cowper-Symonds应变率修正模型外推至FOD所能达到的应变率范围时(106/s)预测结果偏大。基于TC4合金的Johnson-Cook模型,对硬物损伤数值模拟方法进行了研究。首先,研究了不同因素对硬物损伤模拟结果的影响,结果表明:粗网格和细网格都不适合于FOD材料失效的预测,应设置合适的接触刚度系数,除Cowper-Symonds应变率修正模型外,其他几种模型的硬物损伤模拟结果基本相同。对多组硬物损伤试验进行了数值模拟,结果表明:Johnson-Cook模型在一定程度上可以较好地预测风扇/压气机叶片的硬物损伤。最后对某型发动机第I级压气机转子叶片进行了硬物损伤数值模拟,结果表明:不同冲击位置、冲击角度、硬物尺寸、冲击速度对叶片硬物损伤有不同重要影响。