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复合材料技术是一项具有跨时代意义的关键技术,在一定程度上,先进复合材料的研究水平和应用程度是一个国家科技发展水平的代表,特别是在飞机制造业,先进的复合材料在各种先进的飞机上应用广泛。随着航空事业的不断进步,飞机的飞行包线及飞机数量日益增多,因而飞机风挡的抗鸟撞性能成为了飞机设计所关心的关键力学性能之一。在复合材料及飞机风挡设计制造领域,先进的数字化设计制造技术和计算机辅助工程(CAE)技术等得到了广泛应用。
本研究利用本课题组特色技术,参照国家/行业标准,利用大型商用有限元软件ABAQUS做为建模分析平台,使用Python语言编写程序脚本,对某型飞机蒙皮CKFR-PMCs编织型层合结构复合材料的力学性能进行了预测,并对某型民用飞机风挡的抗鸟撞性能进行了分析。使用ABAQUS有限元软件建立了测试相关力学性能试验的数值模型和鸟体模型,使用Python语言编写脚本程序,实现了编织型层合结构复合材料有限元模型中增强纤维体积分数的控制以及程序批处理功能,仿真了包括拉伸/压缩试验、弯曲性能试验、层间剪切强度试验、纵横剪切试验在内的复合材料基本力学试验以及飞机主、侧风挡受到鸟体撞击后的破坏情况,预测了编织型层合结构复合材料的力学性能参数,为飞机蒙皮的实际应用提供了理论指导。仿真了飞机风挡受到鸟体撞击后的形变状况,预测了飞机风挡不被鸟体完全破坏的临界飞行角度。
本文对编织型层合结构复合材料的力学性能预测给出了较为完整的思路与方法,同时对飞机风挡抗鸟撞性能分析过程给予了较为详细的介绍。对于尺寸各异、性能各异、含量各异、铺设角度各异以及工况各异的编织型层合结构复合材料的力学性能参数预测具有一定的通用性。对于飞机风挡受到鸟体撞击的数值分析方法具有一定的参考性,对于飞机安全飞行具有一定的指导意义。