冰雹冲击复合材料层合板仿真研究.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３４卷第２期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．２ ２０１５　  冰雹冲击复合材料层合板仿真研究 汪　洋 ，李玉龙１ ２ （１．上海飞机设计研究院 强度设计研究部，上海　２０１２１０；２．西北工业大学 航空学院，西安　７１００２９） 　　摘　要：针对飞机空中受冰雹撞击会造成复合材料结构分层或损伤问题，用有限元软件ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ对复合 材料的抗冰雹冲击行为进行分析。采用光滑质点流体动力学方法（Ｓｍｏｏｔｈ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ，ＳＰＨ）模拟冰雹冲击刚 性平板的高度非线性力学行为。通过对比模拟结果与实验数据知两者吻合较好，验证冰雹模型的准确性。将该模型引入 冰雹冲击复合材料结构模型，采用粘聚区模型（Ｃｏｈｅｓｉｖｅ Ｚｏｎｅ Ｍｏｄｅｌ，ＣＺＭ）预测复合材料结构的分层损伤，获得合理计算 结果；并分析冰雹撞击层合板损伤情况及不同参数对层合板损伤影响。 关键词：冰雹；高速冲击；复合材料层合板；分层；光滑质点流体动力学方法；粘聚区模型 中图分类号：ＴＢ３３０．１　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１５．０２．０３３ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｈａｉｌｓｔｏｎｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎｔｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐａｎｅｌ ＷＡＮＧ Ｙａｎｇ ，ＬＩ Ｙｕ-ｌｏｎｇ１ ２ （１．Ｓｔｒｅｓｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＳｈａｎｇｈａｉ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２１０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆｈａｉｌｓｔｏｎｅｓ ｏｎ ａｉｒｃｒａｆｔ ｗｉｔｈ ｃｒｕｉｓｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｓ ｐｒｏｂａｂｌｅ ｔｏ ｃａｕｓｅ ｄａｍａｇｅ ｏｒ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｈａｉｌｒｅｓｉｓｔａｎｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｈａｉｌ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐａｎｅｌｓｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ． Ｔｈｅ Ｓｍｏｏｔｈ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ （ＳＰＨ）ａｐｐｒｏａｃｈ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｐｔｕｒｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｎｏｎ-ｌｉｎｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｉｌｓｔｏｎｅ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｏｎ ａ ｒｉｇｉｄ ｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｅｎ ａ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｈａｉｌ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆｈａｉｌｓｔｏｎｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｚｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ（ＣＺＭ）．Ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｔａｔｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆｐ