基于Hashin准则的直升机复合材料波纹梁耐撞性分析

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1、总第182期2015年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．182No．12015文章编号：1673-1220(2015)01-025-04基于Hashin准则的直升机复合材料波纹梁耐撞性分析卢致龙1，王新峰2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要对低速冲击作用下直升机复合材料波纹梁的吸能能力进行数值模拟分析。在分析中摒弃了在已有分析中将层合板复合材料简化成理想弹塑性材料的假设，建立了考虑实际铺层结构的复合材料波纹梁的有限元分析模型。采用Hashin失效准则对层合板单元的损伤进行判断，并按照

2、相应的损伤形式对单元刚度进行了相应的折减。基于ABAQUS软件编写了VUMAT材料子程序，实现层合板单元的损伤判定和失效单元的刚度折减。计算结果和试验结果的对比分析结果表明，有限元模拟与试验结果有着良好的一致性，验证了分析方法的有效性。关键词复合材料结构；耐撞性；损伤演化；数值模拟中图分类号：文献标识码：ACriteriaCrashwortlmessAnalyseofHelicopterCompositeWavedBeamsBasedonHashinLUZhilon91，WANGXingfen92(1．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInst

3、itute，Jingdezhen333001，China；2．N粕jingUniversityofAeronauticsandAstronautics．N酬ing210016，China)AbstractTheenergyabsorptioncapabilityofhelicoptercompositewavedbeamswereanalyzedinactionbylowvelocityimpact．Abandonhypothesiswhichintheanalysisofcompositemateriallami-natedboardwaspredigestedtotheideal

4、elastic—plasticmaterialassumption，andsetuptoafiniteelementanalysismodelconsideredtheactualcorrugatedlayerstructureofcompositewavedbeams．UsingHashinfailurecriteria，judgedlaminatedplateelementdamage，andinaccordancewiththecorrespondingdamageformtocorrespondtoelementstiffness．BasedonABAQUSsoftwarew

5、rittenaVUMATmaterialsubprogramtocometruedamagejudgmentoflaminatedplateelementandstiffnessreductionoffailureunit．Theresultsfromcalculationresultsandexperimentresultscontrastindica—tedthatfiniteelementsimulationbewellinaccordwithexperimentresults，thisvalidatetheanalysemeasuresinwellwork．Keywordsc

6、ompositestructure；crashworthness；damageevolvement；numericalsimulation收藕日期：2014—10—16作者简介：卢致龙(1989一)，男，江西赣州人，硕士研究生，主要研究方向：直升机结构设计。·26·直升机技术总第182期0引言纤维增强复合材料相比于传统的金属吸能材料，有着比强度高，比刚度大，热稳定性好等优点。金属材料通过塑性变形实现吸能，但结构普遍偏重。在结构轻量化发展的趋势下，复合材料用作吸能部件得到了越来越多的认可和使用。由于复合材料一般表现出各向异性和脆性，复合材料结构的缓冲吸能能力不仅仅依赖于材料本身的性能，

7、很大程度上取决于结构的几何形式、连接形式、受载方式及控制失效模式所设计的薄弱环节等。设计良好的复合材料结构的比吸能能力可达铝合金的二至三倍⋯。复合材料结构的缓冲吸能机理非常复杂，压溃的实际过程是由一系列材料损伤破坏过程组成，能够完全正确模拟材料结构失效破坏全过程的分析方法还有待建立。国内外的学者对结构耐撞性展开了各方面的研究怛。51，来揭示和模拟复合材料结构的失效形式，吸能能力以及吸能机理。Jackson和FasanellaL6o提出采用MSC／DYTRA