基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响研究

目的 研究室温和低温下编织复合材料层合厚板的冲击性能。方法 通过开展低速冲击试验和冲击后的压缩试验,对冲击响应曲线、冲击损伤容貌、压缩失效模式和剩余压缩强度进行分析,探讨冲击时的环境温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响。结果 冲击后的编织复合材料层合厚板存在凹坑、分层、基体裂纹和纤维断裂等多种失效模式,压缩失效模式主要表现为横贯冲击损伤区域截断式破坏失效。结论 低温环境增强基体强度,降低了复合材料的冲击损伤程度,从而提高编织复合材料结构的剩余压缩强度。     

纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

舰载机机载设备弹射和拦阻冲击试验条件研究

弹射和拦阻冲击试验是舰载机机载设备必要的考核试验之一,而目前相关标准并未明确试验具体量值,且国内缺少试验经验,这会影响试验工作的开展。基于此,从GJB 150.18A—2009规定的阻尼正弦波出发,结合项目研制过程数据,提出波形频率和振幅的确定方法。波形频率可根据类似机型的地面共振试验数据或全机振动模态分析结果确定,这里利用弹性缩比模型地面动响应试验和带通滤波法来预计瞬态波振幅,并说明了阻尼正弦波实施案例和对试验设备冲程的要求。从累积损伤角度出发,认为采用随机振动试验替代弹射和拦阻冲击试验是可行的,而不能采用常规冲击试验进行替代。根据随机振动3σ响应谱和冲击响应谱的对比分析,提出了采用振动功能试验替代弹射和拦阻冲击试验的前提条件——设备安装频率应高于要求值。     

空空导弹爆炸分离冲击试验分析

目的获取某型空空导弹爆炸分离冲击试验的条件及方法。方法针对爆炸分离冲击环境高频响、高量级、短时间等特性,分析获取爆炸分离冲击信号的方法,以及相应的冲击响应谱、归纳数据处理方法。结果通过测试得到某型空空导弹的爆炸分离数据,进行了冲击响应谱和归纳分析,得到了不同测点位置爆炸分离冲击的特性。结论形成了一种适用于空空导弹的合理、易实施的爆炸分离冲击试验条件及试验方法。     

基于Python的ABAQUS二次开发在复合材料层合板冲击建模中的应用

目的为了简化复合材料层合板冲击建模过程,节省模型处理时间,利用python语言进行ABAQUS二次开发。方法通过编写主控文本程序Damagemodel.py,图形界面编辑程序DamagemodelDB.py和衔接程序Damagemodel_plugin.py,实现系统建模界面定制,复合材料层合板和弹头的快速建模参数化,以及分析步和接触属性定义自动化。结果在快速建模完成的基础上,对冲击过程进行模拟。冲击过程中,层合板冲击面产生凹坑,背部凸起。仿真深度与实测深度误差为0.2 mm,损伤面积仿真结果与试验结果误差为4.2%。结论模拟结果与试验结果较为接近,表明快速建模可以为冲击模拟提供有效的支持。     

民用飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击适航验证技术研究

目的 依据适航条款CCAR25.963-e-1的要求,对民用飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击能力的适航符合性进行研究。方法 根据适航验证工作需要,制定了飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击的适航符合性验证流程,明确了适航取证需要考虑的油箱口盖范围和撞击角度,建立了发动机碎片有限元模型,开展了油箱口盖抗发动机碎片冲击的仿真分析与试验室试验。结果 仿真结果与试验结果对比分析后,二者基本一致,仿真分析基本能预测试验结果。结论 该仿真分析方法可供飞机口盖抗碎片冲击设计使用,该油箱口盖抗低能量碎片冲击适航符合性验证流程可供相似飞机适航取证参考使用。     

内爆炸载荷作用下爆炸容器振动响应试验研究

为研究具有密闭结构的装备、建筑物或地下工事在内爆炸载荷作用下的冲击振动响应,通过某一尺寸爆炸容器的冲击振动环境试验构建内爆炸振源模型和密闭结构响应模型,比较测量了几个典型位置在不同强度载荷下的振动情况并进行频谱分析,提出了基于振动主频的判断结构损伤和防止共振响应的方法,并对试验数据进行数值拟合,弄清振动参数在结构上的衰...     

改变连接特性提高振动台冲击响应谱模拟能力

目的提高振动台冲击响应谱试验模拟能力。方法分析影响振动台冲击响应谱模拟能力的原因,提出通过改变连接特性提高振动台冲击响应谱模拟能力的方法,并对该方法进行理论分析和试验验证。结果利用具有谐振效应的台面能够将160 k N振动台冲击响应谱量级由原来的1000g提高至2000g,并能够实现负载情况下1600g的冲击响应谱试验,提高了振动台冲击响应谱模拟能力。结论通过改变连接特性可以提高振动台冲击响应谱模拟能力,同时应尽量避免使用振动试验夹具进行冲击试验,针对产品试验要求设计冲击试验夹具,能够获得更理想的冲击试验效果。     

特种方舱铁路运输异常调车纵向冲击试验研究

目的 针对特种方舱铁路运输,明确异常调车纵向冲击试验方法,并掌握异常纵向冲击安全性边界.方法 首先开展"一车冲一车"、"一车冲三车"铁路冲击对比试验,获得2种工况下的冲击特性数据.然后,基于冲击试验获得的缓冲器性能,建立特种方舱铁路运输调车作业动力学模型,研究冲击模式下不同冲击速度的纵向冲击特性.结果 试验工况1(冲击...     

复合材料尾翼前缘结构抗鸟撞仿真及试验验证研究

目的 依据适航条款25.631的要求,对飞机复材尾翼前缘结构抗鸟撞能力进行仿真分析及试验验证。方法 根据复材鸟撞仿真计算的需要,建立了获取复材动态力学性能参数的试验矩阵,开展了复材动态力学性能测试及本构模型参数标定。应用标定后的复材本构模型参数,对尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了仿真分析,同时开展了试验验证。结果 试验结果与仿真结果良好的一致性,表明建立的鸟撞数值仿真模型能够较合理地预计尾翼前缘结构的损伤。结论 建立的试验证矩阵和经试验验证过的复材鸟撞仿真分析方法对飞机结构抗鸟撞设计具有一定的指导作用。     

强冲击荷载作用下加无粘结预应力筋格栅坝动力响应分析

泥石流拦挡坝主要以增加自身刚度来提高其拦挡能力,但对于巨石块的碰撞,坝体刚度越大,其受冲击力也越大,相应的坝体结构破坏也越大。创新性地将无粘结预应力筋设置在普通格栅坝中,利用ABAQUS软件对普通格栅坝和加无粘结预应力筋格栅坝在相同冲击条件下(以10m/s的冲击速度)坝体被撞后动能的变化、加速度响应值、位移值和Von-mises应力进行了有限元数值模拟计算与对比分析。结果表明:加无粘结预应力筋格栅坝比普通格栅坝能吸收更多的冲击能量,冲击方向的加速度响应值更小,具有更好的抗冲击性能。     

舰载飞机弹射动力学仿真与试验验证

目的获取舰载飞机弹射过程中冲击动载荷在结构上的响应规律,以及前起落架和与其连接的机体主传力结构的动响应特性。方法基于多体系统动力学理论,建立描述舰载机弹射过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,对弹射过程进行仿真分析。同时开展地面模拟弹射冲击试验,通过仿真和试验对照,重点研究牵制载荷突卸瞬间结构的动态响应规律。结果仿真和试验得到结构传力路径各点的加速度和应力响应数据,试验测得机体结构加速度峰值达到255g,而同位置的应力峰值为85 MPa,仿真和试验数据的趋势一致。结论牵制载荷突卸形成的冲击动响应峰值沿着结构传力路径衰减。航向加速度和应力响应峰值随着牵制释放载荷的增加而增加。虽然瞬态加速度峰值达到较高水平,但是瞬态作用机体结构的应力峰值不高,不足以造成结构失效。结构设计应重点关注弹射冲击响应峰值和振动疲劳的影响。     

基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析

目的研究拦阻和着舰过程中拦阻钩的动态响应,为拦阻钩的多冲动力学分析提供依据。方法运用PAM-CRASH软件建立着舰拦阻冲击动力学的有限元模型,将整个过程分解为着舰和拦阻两个不同的阶段,考虑柔性体的建模方法。结果通过仿真分析,得到拦阻着舰过程中响应最大的位置,得到绳索拦阻的最大载荷。结论针对飞机拦阻钩结构动力学模型,就其啮合过程进行了动力学仿真,考虑飞机的航向及下沉速度综合作用下拦阻绳索的动态响应,探索了柔性拦阻绳索结构的动力学模拟方式。     

某型飞机尾翼前缘不同构型抗鸟撞计算与试验分析

目的通过不同构型的抗鸟撞研究,找到满足25.631[1]条吸能最好的尾翼前缘构型。方法结合某型民机尾翼前缘结构设计,规划了3种构型6种方案进行优选,分析中,鸟体采用SPH光滑粒子,金属材料则考虑了不同应变率下的动态力学性能,对其进行了结构动力学鸟撞冲击仿真分析,并同选型研发试验的结果进行了对比。结果仿真与试验结果一致,吻合度较高,结合吸能情况,选择最佳的前缘布置方案。结论验证了仿真分析手段的合理可靠性,并且在构型优化过程中得到最佳设计方案。     

机翼前缘抗鸟撞设计中的结构选型研究

目的通过仿真及试验对比六种机翼前缘构型,为机翼前缘发图选型提供参考。方法以某型飞机机翼前缘结构选型设计为例,对其抗鸟撞性能进行分析。通过对比复材蒙皮蜂窝结构、复材蒙皮蜂窝加吸能板结构以及纯金属结构等不同结构形式的质量变化及抗鸟撞吸能特性,发现纯金属结构前缘抗鸟撞性能具有优势。结果试验数据与仿真计算结果谱型一致,试验曲线应变峰值为0.0108,仿真结果应变峰值为0.0103,两者相差仅5%。结论仿真计算有效,且符合预期要求。     

重复碰撞载荷下加筋板结构的动态响应研究

目的 探究船体加筋板结构在受到重复碰撞载荷作用下塑性变形的累计趋势,分析加筋板主要参数对损伤演化过程的影响,揭示高速、重复冲击下船体加筋结构的变化机理。方法 以一纵三肋加筋板为研究对象,建立基于能量法的刚塑性加筋板动态变形计算方法,以及基于Johnson-Cook本构关系的数值模拟方法,开展不同板架厚度、冲击能量以及冲击尺寸等参数对加筋板变形演化影响的研究。结果 对比分析了理论模型和数值方法,获得了不同参数下的加筋板的结构损伤演化规律。结论 理论解和数值解较为吻合。冲击能量增加后,加筋板的塑性变形量、塑性变形累积速度也随之增加。载荷集中程度越大,对于碰撞边界的破坏效应越大。