复合材料翼盒壁板低速冲击接触力、凹坑特性及其模拟

复合材料学报, 2016, 33(1): 204-212. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150518.005

复合材料翼盒壁板低速冲击接触力、凹坑特性及其模拟

李诗哲 ^1, , 陈艳 ^2, , 伊鹏跃 ^3, , 于哲峰 ^4, , 汪海 ^5,

1.上海交通大学航空航天学院,上海,200240

2.上海交通大学航空航天学院,上海,200240

3.上海交通大学航空航天学院,上海,200240

4.上海交通大学航空航天学院,上海,200240

5.上海交通大学航空航天学院,上海,200240

基金项目: 上海市科委重大项目科技攻关(12DZ1100302) 上海市自然科学基金(13ZR1422200) 国家自然科学基金(11372192)

关键词：复合材料壁板 , 低速冲击 , 分层 , 接触力 , 凹坑

Contact force and indentation characteristics due to low velocity impact of composite wing-box panel and their simulations

Keywords： composite panel , low velocity impact , delamination , contact force , indentation

为预测复合材料层合板的低速冲击特性,提出一种基于弹簧质量模型的冲击分层响应模拟方法.首先根据假定的分层数量和分层面积计算分层前后的弯曲刚度与挠度变化,进而模拟出含分层过程的冲击头运动时间历程.然后,由冲击头的加速度计算接触力,并基于材料的弹-塑性接触定律计算出永久凹坑深度.随后,对共固化复合材料翼盒的壁板进行了低速冲击实验,冲击点分为3种类型:2个梁间蒙皮的中点位置、蒙皮与翼梁T型连接的胶接区边界和梁的正上方.接着,分析对比了不同冲击点的接触力、分层阈值力和凹坑深度的特点.最后,使用所提出的模型计算第1种冲击点的接触力、永久凹坑深度和吸收能量,并分析了矩形板长宽比对薄膜刚度及接触力的影响.结果表明:模拟的接触力与实测结果吻合良好,对永久凹坑深度和吸收能量的模拟精度也较高,所提模拟方法有效;随着长宽比的减小,薄膜刚度迅速增大,从而使接触力显著增大.

参考文献

[1]	温卫东;崔海坡;徐颖.T300/BMP-316复合材料板冲击损伤研究[J].航空动力学报,2007(5):749-754.
[2]	沈真.复合材料飞机结构设计许用值及其确定原则[J].航空学报,1998(04):0.
[3]	沈真;杨胜春;陈普会.复合材料抗冲击性能和结构压缩设计许用值[J].航空学报,2007(3):561-566.
[4]	Serge Abrate.Modeling of impacts on composite structures[J].Composite Structures,20012(2):129-138.
[5]	O1sson R.;.Mass criterion for wave controlled impact response of composite plates[J].Composites, Part A. Applied science and manufacturing,20008(8):879-887.
[6]	郑晓霞;郑锡涛;沈真;杨胜春.低速冲击与准静态压痕力下复合材料层合板的损伤等效性[J].航空学报,2010(5):928-933.
[7]	闫丽;安学锋;蔡建丽;张代军;益小苏.复合材料层压板低速冲击和准静态压痕损伤等效性的研究[J].航空材料学报,2011(3):71-75.
[8]	罗靓;张佐光;李敏;沈真;杨胜春.复合材料层合板准静态压痕实验研究[J].复合材料学报,2007(3):154-159.
[9]	Majed A. Majeed;Ahmet S. Yigit;Andreas P. Christoforou.Elastoplastic contact/impact of rigidly supported composites[J].Composites, Part B. Engineering,20123(3):1244-1251.
[10]	Zheng D;Binienda WK.Effect of permanent indentation on the delamination threshold for small mass impact on plates[J].International Journal of Solids and Structures,200725/26(25/26):8143-8158.
[11]	刘德博;田甜;关志东.复合材料低速冲击永久凹坑深度预测方法[J].航空制造技术,2011(19):87-90.
[12]	叶强;王仁鹏;陈普会;沈真.准静态压痕力作用下复合材料层合板的凹坑深度预测方法[J].复合材料学报,2012(1):144-149.
[13]	Robin Olsson.Analytical prediction of large mass impact damage in composite laminates[J].Composites, Part A. Applied science and manufacturing,20019(9):1207-1215.
[14]	A.Faggiani;B.G.Falzon.Predicting low-velocity impact damage on a stiffened composite panel[J].Composites, Part A. Applied science and manufacturing,20106(6):737-749.
[15]	H.E.Johnson;L.A. Louca;S. Mouring;A.S. Fallah.Modelling Impact Damage In Marine Composite Panels[J].International journal of impact engineering,20091(1):25-39.

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网