航空发动机机匣包容性是发动机工作的安全性和可靠性的一项重要技术指标。本文在国内首次系统地研究了航空发动机机匣包容性问题,研究了机匣包容性工程设计方法——破坏势能法和包容系数法,研究了机匣包容性试验方法——打靶试验和旋转试验器上的机匣包容性试验方法,建立了单层金属机匣包容性三维数值仿真方法。本文主要的研究工作包括:(1)针对机匣包容性试验的机匣和叶片所用的材料,进行了不同应变率下材料的冲击拉伸力学性能试验和准静态条件下的力学性能试验,分析了应变率对材料力学性能的影响。根据试验结果拟合了Johnson-Cook模型中的材料常数,并对Johnson-Cook模型中应变率相关系数C进行了修正,为模型机匣和真实机匣的包容性数值仿真提供了材料本构模型。(2)研究了空气炮打靶试验方法,完成了25次不同长度和质量的模拟叶片撞击不同厚度的模拟机匣的打靶试验,验证了破坏势能法。(3)开展了在轮盘旋转试验器上进行机匣包容性试验的试验方法研究,解决了试验中的技术难题:叶片断开时刻确定;断叶撞击机匣过程中机匣的超动态应变响应测量;断叶撞击机匣过程的连续高速摄影拍摄;叶片断开时的转速记录、超动态应变响应测量和高速摄影的同步触发。完成了10次不同质量、不同长度的单个模型叶片断开并撞击模型机匣的包容性试验,验证了包容系数法。(4)在国内首次完成了带全套压气机一级转子真实叶片的真实机匣包容性试验,评价了该机匣的包容性,并为真实机匣包容性数值仿真提供了数据支持。(5)解决了机匣包容性数值仿真方法中的关键技术——建立有限元模型、机匣和叶片材料的本构模型和失效准则。对典型的模型机匣包容性试验进行了数值仿真,通过与试验结果的对比,验证了数值仿真方法的正确性。完成了带全套压气机一级转子叶片的机匣的包容性数值仿真,仿真结果与试验结果吻合良好。