GLARE加筋壁板弹头冲击数值仿真分析

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1、第46卷第2期2016年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．2Mar．2016GLARE加筋壁板弹头冲击数值仿真分析康欣然，朱书华，彭新未，张华松，何梦临(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210000)摘要：采用ESI公司的PAM．CBASH软件进行GLARE材料加筋壁板的弹头冲击损伤数值仿真分析。运用CDM模型，最大应变准则，JOHNSON．COOK本构模型建立了合理的纤维金属层板分析模型，利用国外试验数据对模型进行验证，在结果可靠的前提下分析了GLARE材料加筋壁板不同位置抗冲击性能的差异，计算结果表明，蒙

2、皮背面的损伤要大于正面，且越靠近筋条的位置，结构件的抗冲击性能越好。关键词：纤维金属层板；冲击；PAM．CRASH；有限元分析；加筋壁板中图分类号：TB333文献标识码：A文章编号：1671-654X(2016)02—0047-04NumericalSimulationofWarheadImpactonGLAREStiffenedPanelKANGXin．ran，ZHUShu．hua，PENGXin—wei，ZHANGHua—song，HEMeng-lin(№耐ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，CollegeofAerospa

3、ceEngineering，№彬ng210000，China)Abstract：UsethePAM—CRASHsoftwarewhichmadeofESIcompanytosimulatewarheadimpactGLAREstiffenedpanel．UseCDMmodel．themaximumstraincriterion。JOHNSON—COOKmodeltoes-tablishareasonableFMLsanalysismodel。andtakesomerelativetestdatatoverifythismodel，whentlleresultscompare

4、dtotheexperiments’dataissimilar，establishedwarheadimpactGLAREstiffenedpanelofdifferentpositions．Theresultsshowthatthedamageonthebackofskinareworsethaninfront，andthecloseroftherod，thebetterperformanceofthestructureunderhi【ghspeedimpact．Keywords：FMLs；impact；PAM—CRASH；FEM；stiffenedpanel引言GALR

5、E层板是近十几年来发展比较迅速的航空材料，其由铝合金薄板和玻璃纤维增强聚合物复合材料层交替铺设后，在一定温度和压力下固化形成，是纤维金属层板材料中的一种。这种材料不仅综合了纤维复合材料和金属材料的特点，拥有优良的疲劳性能和损伤容限性能，还弥补了单一复合材料和金属材料的不足，具有高比刚度和比强度，以及金属材料的韧性和可加工性，是目前替代铝合金的最直接的候选材料之一，在各类先进民机型号中都有大量的采用⋯。例如在A320的机身上，GLARE层板(玻璃纤维金属层板)的应用达到470m2，减重25％以上，疲劳寿命提高了10～15倍，相当于每千克节省了280美元，经济效益十分显著。对于

6、纤维金属层板的抗冲击性能研究，目前大多以低速冲击为主，较少研究高应变率变化下的高速冲击响应。而对于纤维金属层板的高速冲击，如果能有准确的数值仿真模型，将会节省高昂的冲击试验经费，具有很大的经济性。ESI公司开发的PAM—CRASH软件是一款针对于大变形碰撞进行仿真计算的软件，计算效率高，结果可靠，在汽车行业已经运用比较成熟了。本文在PAM—CRASH中针对Lalibert6¨。的试验工况，建立了完整的GLARE层板抗弹头冲击仿真模型，利用试验结果调整模型确保建模方法的正确性。最后建立了GLARE层板加筋壁板的冲击仿真模型，计算出不同位置的抗冲击性能变化，为以后的试验工作提供

7、参考。1数值计算模型1．1弹头模型弹头尺寸大小参照SeyedYaghoubi【3l试验中使用的子弹实际大小，杨氏模量为117．21GPa，密度为7600kg／m3，质量为3g，长度为16mm，最大直径为5．5mm，本构模型采用Johnson．Cook模型进行应力应收稿日期：2016一01—25修订日期：2016-03-08基金项目：国家自然科学基金项目资助(11302105)；航空科学基金项目资助(2014ZF52074)作者简介：康欣然(1992一)，男，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为复合材料结构设计。·