直升机复合材料结构低速冲击有限元仿真方法_何晓萌.pdf
《直升机复合材料结构低速冲击有限元仿真方法_何晓萌.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直升机复合材料结构低速冲击有限元仿真方法_何晓萌.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、-87-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期三星推荐随着航空航天科技的快速发展,先进复合材料以其比重小、比强度比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等优势在现代直升机结构中获得广泛应用,较好地满足了对高性能低成本制备工艺和减重方面的高要求。然而复合材料在制造和使用维护过程中不可避免会受到外物的低速冲击,例如工具的掉落、冰雹、石子等的撞击,此类低速冲击会造成纤维断裂、基体开裂、分层脱粘等不可回复的损伤从而削弱复合材料的性能导致结构强度和寿命大幅下降,影响结构使用安全。因此,复合材料低速冲击损伤的研究
2、引起了国内外学者的研究。现阶段对直升机复合材料结构低速冲击损伤的研究大多是基于试验的方法进行的,极大增加了直升机在设计过程中的成本和研究周期,因此采用成本更低且效率更高的有限元分析方法成为更加可行的研究方法。本文针对直升机复合材料结构进行有限元分析研究,建立低速冲击三维有限元分析模型并与相应结构低速冲击试验进行对比,从而建立适用于低速冲击的三维有限元研究方法及分析模型便于后续直升机复合材料结构剩余强度及疲劳损伤容限设计。复合材料结构件有限元模型直升机尾段结构主要包括尾梁、斜梁、平尾三部分。尾梁结构主要包括蒙皮、长桁、框、尾梁斜梁连接接头及部分连接角片;斜梁结构主要包括斜梁盒段、尾梁斜梁连接接头
3、及部分附属连接零件;平尾结构主要包括蒙皮、肋板、V型框、梁以及筒梁。不同的结构需采用不同网格建立有限元模型。复合材料实体/壳单元建模对于长桁端头等一些特殊部位,存在受力状态复杂、多种失效模式耦合等问题,针对该区域,需要采用复合材料实体单元建模技术,根据实际结构和铺层次序,划分多层实体网格,并对每一层实体单元赋予相应的属性,以提高强度校核结果的准确性。在冲击损伤局部有限元模型中,对于冲击点附近蒙皮局部区域采用实体单元建模技术,如图 1 所示。由于壳单元类型不同、网格密度不同,均会对模型计算结果产生较大的影响,进行平板应力分析时,四边形单元的结算结果比三角形单元的计算结果更趋近理论值,一般结构件采
4、用四边形网格进行建模。长桁、蒙皮壳单元铺层如图 2所示。行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度本文针对直升机复合材料结构低速冲击,提出有限元仿真方法的观点。在直升机复合材料结构低速冲击损伤领域起到辅助结构设计作用。直升机复合材料结构低速冲击有限元仿真方法何晓萌 苑 博何晓萌 苑 博中国直升机设计研究所何晓萌(1991),硕士研究生,工程师;通信作者:苑博(1992),硕士研究生,工程师。中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-88-三星推荐蒙皮与长桁胶接建模蒙皮
5、与长桁缘条胶接在不同规模的模型中,采用不同的建模方法:建立 Tie 属性来模拟胶接、节点对节点并用RBE2 单元进行模拟胶接。在复合材料结构件制造缺陷疲劳损伤容限有限元模型中采用 Tie 模拟胶接,如图 3 所示。紧固件建模紧固件建模、紧固件单元的选取、紧固件单元的属性定义以及紧固件单元刚度计算方法是其中的关键技术,是建模效率、有限元建模正确性的综合考虑。紧固件的建模采用连接单元 CBUSH 建模,具体方法如下:(1)紧固件位置查找紧固件连接信息仅存在于模型二维图纸中,需寻找得到坐标,在三维空间中定位。图 5 粗细网格过渡连接图 4 CBUSH 钉单元图 3 Tie 模拟蒙皮和长桁胶接图 1
6、蒙皮局部实体单元铺层模拟图 2 长桁、蒙皮壳单元铺层模拟(2)紧固件有限元建模在几何数模中每根钉位处创建几何点,这些几何点代表紧固件位置,根据几何点,生成 RBE3+CBUSH+RBE3的钉连接单元。钉连接单元如图 4 所示。由于实际结构中的一个螺栓可能穿过多个部件,建模时每个部件之间均需要建立一个 CBUSH 单元,如果几个CBUSH 单元共线(即模拟实际结构中的一个螺栓),必须保证其轴向方向与剪切方向保持一致。针对复合材料建模,蒙皮与长桁胶接建模、复合材料壳/实体建模、粗细网格过渡连接是其中的几项关键技术,可以提高强度校核结果的准确性。复合材料粗细网格过渡时同样采用四边形建模,复合材料结构
7、件制造缺陷疲劳损伤容限有限元模型粗细网格过渡如图 5 所示。-89-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期三星推荐或者三角形的,而连续壳单元是基于实体单元的三维应力/位移单元,用于模拟类似于壳的响应,但其单元拓扑结构是实体的,如图 7 所示。连续壳单元可以模拟厚壳和薄壳,也可以模拟线性和非线性行为,包括大变形和弹塑性材料响应;厚度相对于面内尺寸,边长比是很大的;相对于传统壳单元,接触精度是更高的,因为接触分析时可以考虑双侧接触和厚度的变化;在复合材料铺层方向可以捕捉更精确的厚度方向的强度响应。Aba
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 直升机 复合材料 结构 低速 冲击 有限元 仿真 方法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。