复合材料蜂窝夹芯结构鸟撞损伤研究

发布时间：2023-02-28 19:43

　　复合材料蜂窝夹芯结构作为一种“结构型材料”,广泛应用于雷达罩、整流罩、机翼以及尾翼等飞机结构部件中。本文针对复合材料蜂窝夹芯结构鸟撞问题,将明胶鸟作为撞击物,采用空气炮试验方法进行鸟撞试验,基于试验建立并验证有限元模型,分析复合材料蜂窝夹芯结构在鸟撞过程中的动态响应特性和损伤特征。首先,研究了明胶鸟的数值建模方法。利用明胶鸟替代真鸟进行铝板撞击试验,试验过程中明胶鸟呈现类似流体状破碎和前端破裂后残余部分回弹的两种破坏模式;在数值建模中,对第一种破坏模式的明胶鸟选用SPH离散方法和状态方程本构模型,对第二种破坏模式的明胶鸟选用拉格朗日离散方法和带失效的弹塑性本构模型,并分别对其本构参数进行反演,计算结果与试验结果吻合度较高,验证了该建模方法的合理性。随后,开展明胶鸟撞击复合材料蜂窝夹芯平板试验,研究复合材料蜂窝夹芯结构在鸟体撞击下的损伤形式以及撞击速度、蜂窝芯高度、鸟体形状对结构动态响应的影响。获取试验结果,分析复合材料蜂窝夹芯结构在鸟撞冲击后的典型损伤特征,得到相关因素变化对结构动态响应的影响;在撞击过程中,复合材料蜂窝夹芯平板表现出由全局弯曲变形主导和局部变形主导的两种变形模式。基于...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 飞机鸟撞概述
        1.1.2 复合材料蜂窝夹芯结构概述
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 试验研究
        1.2.2 数值模拟研究
    1.3 研究内容及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
第二章 鸟撞动力学理论概述
    2.1 鸟撞载荷与变形特征
        2.1.1 鸟撞刚性靶板
        2.1.2 鸟撞弹性靶板
    2.2 鸟撞动力学的守恒关系
        2.2.1 质量守恒
        2.2.2 动量守恒
        2.2.3 能量守恒
    2.3 撞击接触及基本特征
        2.3.1 撞击接触的几何条件
        2.3.2 撞击过程中的接触几何及面力条件
        2.3.3 撞击接触力的基本特征
    2.4 本章小结
第三章 明胶鸟数值建模方法研究
    3.1 明胶鸟撞击铝合金平板试验
        3.1.1 试验设计
        3.1.2 试验结果
    3.2 明胶鸟有限元建模
        3.2.1 离散方法
        3.2.2 本构模型的确定与本构参数反演
    3.3 明胶鸟有限元模型验证
    3.4 本构参数适用性验证
        3.4.1 带失效的弹塑性本构参数适用性验证
        3.4.2 状态方程本构参数适用性验证
    3.5 本章小结
第四章 复合材料蜂窝夹芯结构鸟撞试验研究
    4.1 明胶鸟撞击复合材料蜂窝夹芯板试验
        4.1.1 试验设计
        4.1.2 试验结果
    4.2 相关因素对结构动态响应的影响
        4.2.1 撞击速度对结构动态响应的影响
        4.2.2 蜂窝芯高度对结构动态响应的影响
        4.2.3 鸟体不同形状对结构动态响应的影响
    4.3 本章小结
第五章 复合材料蜂窝夹芯结构鸟撞数值模拟研究
    5.1 复合材料蜂窝夹芯结构有限元建模
        5.1.1 建立几何模型及划分有限元网格
        5.1.2 材料本构模型及失效判据
        5.1.3 接触设置与边界条件
    5.2 复合材料蜂窝夹芯结构鸟撞数值分析
        5.2.1 复合材料蜂窝夹芯结构有限元模型验证
        5.2.2 复合材料蜂窝夹芯结构吸能分析
    5.3 面板铺层方式的变化对结构吸能特性的影响
    5.4 本章小结
第六章 复合材料机翼前缘鸟撞数值模拟研究
    6.1 复合材料机翼前缘有限元建模
    6.2 复合材料机翼前缘鸟撞数值分析
    6.3 撞击位置对机翼前缘结构动态响应的影响
        6.3.1 鸟体正面撞击翼肋位置处
        6.3.2 鸟体由斜上方撞击夹芯结构位置处
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3751723