爆炸冲击波作用下机翼带孔蒙皮的损伤分析

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1、·机械制造·董秋阳，等·爆炸冲击波作用下机翼带孔蒙皮的损伤分析爆炸冲击波作用下机翼带孔蒙皮的损伤分析董秋阳，陈富林(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016；2．空军第一航空学院，河南信阳464000)摘要：为了研究带有破孔的机翼蒙皮在爆炸空气冲击波作用下的损伤模式和变形特点，利用ANSYS／LS-DYNA建立带有破孔的机翼蒙皮模型，对带孔蒙皮在爆炸空气冲击波作用下的损伤进行模拟，通过仿真计算得出了带有破孔的机翼蒙皮的破坏规律和变形特点，为装备维修提供依据。结果表明：破孔尺寸发生较大的变化，破孔扩大边缘出现裂纹、相近破孔部分裂解连通形成裂纹．

2、靶板的损伤程度增大。关键词：爆炸冲击波；蒙皮；破孔；LS-DYNA中图分类号：TH113；0346文献标志码：A文章编号：1671—5276(2013)06—0046．03DamageAnalysisofWingPerforatedSkinunderExplosiveShockwaveDONGQiu—yang．CHENFu．1in(1．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016China；2．TheFirstAeronauticInstituteofAirForce，Xinya

3、ng464000，China)Abstract：Tostudythedamageofwingperforatedskinunderexplosiveshockwave，finiteelementtheoryisadoptedinestablis—hingthemode1．Thefiniteelementanalysisisusedtoanalyzethedamagingpatternsanddeformationfeaturesofperforatedtargetplatunderexplosiveshockwave．Finallyitsdestruc

4、tionlawsanddeformationfeaturesaresimulatedandcalculated．Thisprovidesthebasisforequipmentmaintenances．Theresultshowsthatthebrokenholesizechanges，thebrokenholeexpandingedgecracksarebroughtintoexistence，thecracksclosedtothebrokenholesareformedintocrackleflawsandthedamageofthetarget

5、plateincreases．Keywords：explosiveshockwave；perforatedskin；brokenhole；LY-DYNA0引言1机翼蒙皮损伤机理飞机战伤机理研究是战伤抢修的前提和基础。在过机翼蒙皮是飞机结构中暴露面积最大的构件，容易受去的几十年中，许多学者对飞机结构在破片侵彻作用下的到攻击。蒙皮主要有单板蒙皮和壁板蒙皮两种。破孔是损伤机理进行了深入的试验研究。和数值模拟计算，蒙皮战伤的常见类型之一，当带有破孔的机翼蒙皮受到爆取得了一些有价值的试验结果。相比之下，由于试验条件炸空气冲击波作用时，常常产生大的塑性变形，如凹坑

6、、弯等因素的限制，对飞机结构在冲击波作用下损伤机理研究曲、膨胀、凸起等，或发生局部或整体的断裂破坏而导致结则较少，文献[4]就爆炸冲击波对飞机结构的破坏作用和构原有功能失效。损伤准则进行了试验研究，根据试验数据，用数理统计方法得出工程计算式。2爆炸冲击波分析以往对飞机战伤机理的研究主要是通过战争实践和实弹打击试验，由于这类方法危险性高、耗费资金大，往往炸药在空气中爆炸，产生高温和高压的爆炸产物。爆难以实现。随着计算机仿真技术在科学研究、军事等众多炸产物不断膨胀并压缩空气，形成爆炸空气冲击波-o。领域的广泛应用，利用计算机对飞机结构进行战伤仿真研爆炸空气

7、冲击波形成后，脱离爆炸产物独立地在空气究具有重要意义。中传播。在传播过程中，波阵面的压力在初始阶段衰减基于ANSYS／LS．DYNA建立带有破孔的机翼蒙皮模快，后期缓慢，冲击波阵面压力随时间的变化如图1所示。型，对带有破孔的蒙皮结构在爆炸空气冲击波作用下的毁Ap，为峰值超压，+表示正压区作用时间。伤进行模拟，通过仿真计算得出了带有破孔的机翼蒙皮结构的破坏规律和变形特点，为飞机结构战伤机理研究和战3机翼蒙皮损伤机理伤抢修提供依据。针对某型飞机机翼上表面桁条间21cmx23cm小曲度单板蒙皮，建立20cmx20cm厚0．2cm的靶板模型，蒙作者简介：董秋阳

8、(1979-)，男，河南新蔡人，硕士研究生，从事飞机战伤抢修研究。·46·http：#ZZnD