复合材料翼盒壁板低速冲击接触力、凹坑特性及其模拟

作     者：李诗哲 陈艳 伊鹏跃 于哲峰 汪海 LI Shizhe;CHEN Yan;YI Pengyue;YU Zhefeng;WANG Hai

作者机构：上海交通大学航空航天学院上海200240 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2016年第33卷第1期

页      面：204-212页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(11372192) 上海市自然科学基金(13ZR1422200) 上海市科委重大项目科技攻关(12DZ1100302) 

主　　题：复合材料壁板 低速冲击 分层 接触力 凹坑 

摘      要：为预测复合材料层合板的低速冲击特性,提出一种基于弹簧-质量模型的冲击分层响应模拟方法。首先根据假定的分层数量和分层面积计算分层前后的弯曲刚度与挠度变化,进而模拟出含分层过程的冲击头运动时间历程。然后,由冲击头的加速度计算接触力,并基于材料的弹-塑性接触定律计算出永久凹坑深度。随后,对共固化复合材料翼盒的壁板进行了低速冲击实验,冲击点分为3种类型:2个梁间蒙皮的中点位置、蒙皮与翼梁T型连接的胶接区边界和梁的正上方。接着,分析对比了不同冲击点的接触力、分层阈值力和凹坑深度的特点。最后,使用所提出的模型计算第1种冲击点的接触力、永久凹坑深度和吸收能量,并分析了矩形板长宽比对薄膜刚度及接触力的影响。结果表明:模拟的接触力与实测结果吻合良好,对永久凹坑深度和吸收能量的模拟精度也较高,所提模拟方法有效;随着长宽比的减小,薄膜刚度迅速增大,从而使接触力显著增大。