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1、第45卷第4期南京航空航天大学学报Vol.45No.42013年8月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsAug.2013复合材料加筋板低速冲击有限元模拟分析孙旋童明波王涛(南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室,南京,210016)摘要:为了了解影响冲击损伤的因素到底有哪些,特别是冲击位置和筋条对冲击损伤的影响,本文采用非线性有限元法,基于ABAQUS软件平台及内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了复合材料加筋板低速冲击的有限元分析模型。通过对一些飞行器上常用的加筋板进行研究分析,对于距离筋条不同位
2、置的冲击来研究冲头位置对冲击损伤的影响。然后,将有限元模型计算结果与试验数据进行了对比。最后,探讨了对于冲击结果的影响参数,为复合材料加筋板的设计提供参考。关键词:复合材料;加筋板;低速冲击;冲击能量中图分类号:V214.8文献标志码:A文章编号:1005-2615(2013)04-0510-05FiniteElementSimulationAnalysisofLow-VelocityImpactonStiffenedCompositeStructuresSunXuan,TongMingbo,WangTao(KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNati
3、onalDefense-AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China)Abstract:Tounderstandthefactorsaffectingimpactdamageoncompositestructures,particularlytheeffectsofimpactpositionandribs,afiniteelementmodel(FEM)oflow-velocityimpactdamageonthecompo
4、sitestructureisestablishedviathenonlinearfiniteelementmethod,combiningwiththeuser-de-finedmaterialssubroutine(VUMAT)oftheABAQUSsoftware.Thestructuralelementschosenfortheinvestigationcompriseaseriesofstiffenedcompositepanels,representativeofrealaircraftstructure.Byimpactingonthepanelsatdifferentpo
5、sitionsrelativetotheribs,theeffectofrelativepositionofribsisfoundout.Thenthesimulationresultsandtheexperimentsdataarecompared.Finally,thefactorsaf-fectingimpactdamageonthestructuresarediscussed.Theproposedmethodishelpfulforthedesignofstiffenedcompositestructures.Keywords:composite;stiffenedcompos
6、itepanels;low-velocityimpact;impactenergy复合材料加筋板是飞机机体的典型结构形式,对于加筋壁板的冲击损伤研究,除了冲击能量它通常由复合材料层合板面板和复合材料筋条组等一些需要考虑的影响参数之外,还需要考虑冲击成,除了需要考虑层合板的冲击响应外,还要考虑位置的影响,冲击位置不同,加筋壁板的损伤程度筋条的冲击响应。另外,面板和筋条一般通过胶层不同,通常考虑的冲击位置分为加筋间蒙皮、加筋[1]共固化组成,所以筋条和面板界面在冲击载荷作用条正上方、加筋条边缘。Houlston研究了冲击载下的分层现象和破坏程度也是需要特别关注的失荷作用下加筋板的动力响应情况
7、;Anderson等[2]效位置。人研究了夹层板的低速冲击特性;Greenhalgh基金项目:国家自然科学基金(11002070)资助项目;航空科技联合基金(2012ZC52027)资助项目。收稿日期:2012-03-15;修订日期:2013-05-23通信作者:童明波,男,教授,博士生导师,E-mail:tongw@nuaa.edu.cn。第4期孙旋,等:复合材料加筋板低速冲击有限元模拟分析511[3]等人用试验方法研究了加筋板在
