纤维—金属层合板的冲击响应分析-论文.pdf

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1、成都航空职业技术学院学报2014年3月第1期(总第98期)JournalofChengduAeronauticPolytechnicVo1．30No．1(SerialNo．98)2014纤维一金属层合板的冲击响应分析王昌昊马超(成都航空职业技术学院，成都610100)摘要：文章介绍了依据有限元方法建立起纤维一金属层合板的有限元模型，模拟出金属层的弹塑性。比较在低冲击速度下，纤维金属层合板、铝合金板和碳纤维复合材料的冲击响应，得出纤维金属层合板的抗冲击能力高于复合材料，略低于铝合金的结果。关键词：有限

2、元方法纤维一金属层合板冲击性能中图分类号：TG113．25文献标识码：B文章编号：1671—4024(2014)01—0057—03AnalysisofImpactResponseofFiberMetalLaminatesWANGChanghno．MACha02(1．2．ChengduAeronauticPolytechnic，Chengdu610100，China)AbstractAccordingtotheFiniteElementMethod，thispaperhasestablishedth

3、eFML’Sfiniteelementmodel，simu—latedtheelastic—plasticbehaviorofthealuminumlayers．Intherelativelylowimpactspeed，comparedwithdynamicalre—sponseofFML，aluminumandcarbonfibercomposite，theresulthasbeendrawnthattheimpactpropertyofFMLWashigherthancarbonfiberco

4、mposite，butslightlylowerthanaluminum．KeyWordsFiniteElementMethod，FML，impactproperty玻璃纤维一铝合金层板(Glare层板)是一种新此，在研究纤维一金属层板的力学行为时，考虑金属型纤维一金属复合材料层板，是由铝合金薄片与预层的弹塑性行为是十分必要的。浸料薄片交替铺叠，然后热压成形的一类航空结构本文基于非线性有限元软件ABAQUS，建立玻材料。上世纪末，Vogelesang成功制成了Glare层璃纤维一铝合金层板三维弹塑性

5、冲击有限元模型，板llj，克服了早期纤维一金属复合材料层板的不足，比较相同结构尺寸与外界条件下的碳纤维层合板、并在机身蒙皮等承载部件的制造中取得了广泛应铝合金板与玻璃纤维一铝合金层板的抗冲击性能。用[。1、有限元模型的建立纤维一金属复合材料层板结构的研发与制造，冲击模型分为两部分，一部分是撞击物，一部分推动了其结构力学性能的理论分析和实验研究。为Glare层压板，用Region将撞击物(球体)定义为Wu等在Chen等建立理论模型的基础上对拉伸载荷一刚体。撞击物(刚体)的性能参数如表1所示。作用下层板

6、的力学性能进行了验证I。Homan报道现今，依据不同的铝合金板和不同的纤维铺层了层板的疲劳性质_4J。在国内，赵祖虎，郭亚军以及方向，Glare层板产生了5种标准的结构形式如表2廖建等也分别对层板的压缩性能，裂纹扩展性能和所示。Glare层板的命名形式如下例：Glare4B一3／2成形性进行了实验研究I6j。众多的研究发现，纤中的4B表示玻璃纤维层的纤维铺层方向是[9o／o／9o]，维一金属层板受到外部激励时，其金属薄层会发生3／2表示三层铝合金板和两层玻璃纤维层交替铺塑性屈服，若以弹性理论为基础，

7、材料进入塑性阶设。段，结构即被视为失效。但由于结构的内部应力分表1撞击物的密度、外形尺寸和材料性能参数布不均匀，当高应力区域的材料达到弹性极限时，其查堕兰堡!竺堡量!重堕堕7．80×lo35“=0他区域材料仍处于弹性范围内，结构并未失效。因．33E=7380010m／s收稿日期：2013—11—29作者简介：王昌吴(1985一)，男，河南南阳人，工学硕士，助教，研究方向为飞机维修理论与技术和工业工程。·57·纤维一金属层合板的冲击响应分析表2Glare层板结构类型铝合金的物体动能变化幅度大致相同。撞

8、击碳纤维复合材料的物体动能变化曲线在初始撞击保持稳定后，又在0．024ms一0．03ms期间产生较大波动。玻璃纤维层为各向异性材料，铝合金层为具有弹塑性性能的各向同性材料。表3给出了2024—13和玻璃树脂预浸料的弹性性能数据。由于纤维一金属层合板的特殊性，在该有限元模型中设置2024一图1冲击有限元模型T3为非线性材料，表4给出了2024—13的真实应力应变曲线。相邻层板的连接区域使用ABAQUS有限元软件中的接触元素建立的内聚力模型来模拟。选用Glare5—2／1