鸟撞飞机风挡非线性数值分析.pdf

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1、第43卷第6期2011年12月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics鸟撞飞机风挡非线性数值分析朱书华1王跃全1郭亮1张立圣2童明波1(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．江西洪都航空工业集团有限责任公司，南昌，330024)V01．43No．6Dee．2011摘要：采用非线性有限元法，基于ABAQUS／Explicit软件平台及内嵌的材料用户定义予程序(VUMAT)，建立了鸟撞飞机风挡的力学分析

2、模型。比较了有限元模型中玻璃骨架、弧框和橡胶垫片对风挡动响应分析结果的影响，并与全尺寸风挡鸟撞试验数据进行了对比。对比结果表明，考虑了玻璃骨架、弧框和橡胶垫片的有限元模型所计算得到的位移、应变曲线与试验实测曲线的一致性有了改善。最后，探讨了玻璃骨架、橡胶垫片的厚度和弹性模量对风挡抗鸟撞能力的影响规律，为风挡的抗鸟撞设计及改型提供参考。关键词：鸟撞；风挡；抗鸟撞设计；有限元模型中图分类号：V215．2文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)06—0738—06Non-linearNumeri

3、calSimulationofBirdImpactonAircraftWindshieldZhuShuhual，WangYuequanl，GuoLian91，ZhangLishen92，TongMingb01(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；2．JiangxiHongduAviationIndustryGroup，Nanehang，330024

4、，China)Abstract：Afiniteelementmodel(FEM)O{birdimpactonthewindshieldiSestablishedviathenonlinearfiniteelementmethod，combinedwiththeuser—definedmaterialssubroutine(VUMAT)oftheABAQUS／Explicitsoftware．Thedynamicresponseofbirdstrikeonaircraftwindshieldisanaly

5、zedintWOdifferentconfigurations，withandwithoutthesurroundingstructureframe，skinandrubberlayer．Bycomparingthesimulationresultsandthefull—scaleexperimentdata，theresultsofFEMwiththesur—roundingstructurehaveabetteragreementwiththeexperimentsintheinstantaneou

6、sdeformationofbirdandwindshield，thedamagemodesofthewindshield，thedisplacementcurvesandthestraincurvesofthemeasuredpointsonthewindshield．Inaddition，thesensitivitiesofthedesignparametersofair—craftwindshield，includingskinthickness，skinelasticmodulus，rubber

7、thickness，andrubberelasticmodulusarediscussedonthewindshieldcapabilityagainstbird—strikecomprehensively．Keywords：birdstrike；windshield；anti—birdimpactdesign；finiteelementmodel(FEM)鸟撞飞机会带来灾难性事故，已备受国内外航空结构强度和安全领域专家们的高度关注。当前我国正在大力发展大飞机，飞机风挡的抗鸟撞设计是飞机设计中的重要课题

8、，对达到飞机设计要求、实现飞机整体性能、保障飞机安全飞行具有现实而深远的意义。目前，国内鸟撞风挡的研究主要依赖于鸟撞试验[1．4]，并结合数值方法进行仿真分析[2‘3’s-8]。为了简化分析模型，杨嘉陵‘引、姚小虎‘引、朱书华‘5。、白金泽[6]、王富生[7]等分析时均以风挡玻璃为研究对象，玻璃骨架、弧框和橡胶垫片的作用通过边界条件(四周固支或铰支)来模拟。而有限元模型中建立玻璃骨架、弧框和橡胶垫片等风挡支撑结构对风挡动响应分析结果的影响研