复合材料夹层结构模拟冰型设计与分析.pdf

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1、第45卷第1期2013年2月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．45NO．1Feb．2013复合材料夹层结构模拟冰型设计与分析赵克良1’2周峰2高鼎涵1乔玉1周光明1陆志良1(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．上海飞机设计研究院，上海，201210)摘要：为满足ARJ21-700飞机模拟冰型试飞试验的需要，设计了一种新型复合材料夹层结构模拟冰型，对其用材、加工方式、安装方法进行了选定。选取模拟冰型典型段，制作试验件，通过地面模拟试验，得出

2、了模拟冰型的脱落破坏载荷。基于界面元法，在ABAQUS中使用内聚力单元模拟胶接界面，计算出模拟冰型的脱落破坏裁荷，计算结果与试验结果吻合良好，说明了数值模拟方法的准确性。试验、计算得出的破坏裁荷都高于冰型实际受载，证明了本文设计方案可行，该种复合材料夹层结构模拟冰型可用于A对21-700飞机的试飞试验。关键词：模拟冰型；复合材料夹层结构；脱落戴荷；内聚力单元中圈分类号：TB332；V217文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)01-0033—05DesignandAnalysisofCompositeSandwichSimulatedIce

3、ShapeZhaoKelian91”，ZhouFeng2，GaoDinghanl，QiaoYul，ZhouGuangmin91，LuZhilian91(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．ShanghaiAircraftDesign&ResearchInstitute，Shanghai，201210，China)Abstract：Tomeettheflighttestneedofsimulated

4、iceshapeforARJ21—700，anewkindofcompositesandwichsimulatediceshapeisdesigned．Thematerialchoosing，processingmethodsandinstallationmethodsaredetermined．Atypicalblockofsimulatediceshapeismanufacturedandtestedtoobtainitsdebonding10ad．NumericalanalysisofthedebondingloadiscarriedoutbyABA

5、QUSsoftwareinwhichcohesiveelementsareemployed．Goodagreementbetweenexperimentalresultsandnumericalresultsprovesthevalidoftheinterfaceelementmethod．Thedebondingloadsfromboththeexperimentandsimulationarehigherthantheactualload．Itcanbeconcludedthattheiceshapedesigninthispaperisfeasibl

6、e．ThiskindofcompositesandwichsimulatediceshapecanbeusedfortheflighttestofARJ21—700．Keywords：simulatediceshape；compositesandwich；debondingload；cohesiveelement随着我国航空工业的快速发展，大型飞机的研制已逐渐展开。ARJ21—700客机是中国完全自主设计并制造的新支线客机，目前正处于适航取证的重要阶段。模拟冰型试飞试验作为其中的重点试飞项目，具有风险高、难度大的特点。试飞试验使用的模拟冰型需要满足以下条件

7、：(1)质量轻；(2)选材常规；(3)易加工；(4)一定的刚度；(5)足够的自身强度和连接强度。Y7—200A飞机试飞使用的模拟冰型采用特质泡沫塑料加工而成[1]，采用双面胶带粘接的方式进行安装。相比于Y7-200A飞机，ARJ21—700飞机飞行速度更快，飞行过程中模拟冰型所受吸力更大，更易脱落。其发动机形式又为尾吊式，一旦脱落，冰型很有可能被吸入发动机内，对试飞安全构成极大威胁。Y7-200A飞机使用的模拟冰型结构及其安装方式无法满足ARJ21-700飞机试飞试验的要求。国内也尚未开展过对此类客机试飞用模拟冰型的研究工作。收稿日期：2012—08—21

8、；修订日期：2012一i0—17通信作者：周光明，男，教授，博士生