基于层压板响应的冰雹冲击接触力计算方法研究

发布时间：2020-04-07 13:51

【摘要】：飞机在飞行过程中可能会受到冰雹冲击、结冰脱落等冰材料的高速冲击,将会对飞机的机翼、尾翼、发动机等暴露在外部的飞机部件造成损伤。现代飞机的机翼、机身等外部蒙皮部件大量使用复合材料结构,而复合材料抗冲击性能差,受到冲击后容易发生分层损伤,且不容易检测。试验中,冰球冲击层压板接触力不能直接测量,需要研究接触力与位移、应变等易于测量的参数的关系。本文基于有限元模拟,研究冰材料冲击接触力的特性、层压板冲击的响应特性和利用层压响应反算冲击力的方法。使用应变率相关的材料模型建立冰雹的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)模型,进行冲击过程的模拟。基于层压板在集中动态力作用下响应模型,利用有限元计算得到的接触力模拟冲击点响应,所得接触力-位移关系与有限元模拟结果较为接近,用位移计算得到的接触力误差约为10%,表明可通过测量冲击区域背后一定范围内点的位移求得冲击接触力。根据有限元模拟结果,通过冰球质心的加速度计算其受到的接触力,结果表明接触力达到峰值前两者吻合,因此可通过记录冰球球心的加速度计算出冲击接触力。研究了层压板在冰球冲击下的损伤响应特性,冲击过程中发生分层时,层压板背面的速度会有明显的突增,应变也会产生突然的变化,可用于识别分层时刻;由于冰球冲击时会发生破坏,使接触面积增大,所以产生分层损伤的接触力阈值大于钢球冲击下的阈值。
【图文】：

冰雹高速冲击试验设备[11]

整块的冰球和层状的冰球[11]
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V321.22;V214

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3 邓f，

本文编号：2617988