金属纤维层合板抗鸟撞性能分析

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鸟撞是飞机在飞行中遇到的重要危害之一,同时也是一种突发性和多发性的飞行事故,发生鸟撞时,轻则在飞机表面留下撞击坑,重则机毁人亡"正是由于鸟撞所造成的危害,抗鸟撞设计成为飞机设计中必须考虑的要素之一。大型民用飞机的发展带动了飞机材料的发展,一种混杂复合材料—纤维金属层板(FMLs)在飞机结构中得到了使用,其结合了金属和复材特点,具有比金属更轻质、更好的冲击/疲劳特性、更好的抗腐蚀性能,成为了未来民机材料发展的趋势之一,波音、空客等公司都将其作为重点研究对象。但是与之而来的,其鸟撞特性,国内却鲜有人研究。在这样的背景下,对纤维金属层板材料的鸟撞性能进行分析研究显得尤为必要。  本文较全面地综述了飞机鸟撞事故,总结了鸟撞问题的特点和研究方法,归纳鸟撞问题的主要研究方法以及设计规范准则,鸟撞问题的研究主要分为试验研究和数值仿真分析。由于鸟体在高速撞击时呈现流体特性,是典型的流固耦合问题,故本文选择了CEL和SPH两种法来对鸟体进行模拟。本文采用CEL鸟体建立了鸟撞钢板的分析模型,分析结果与试验很好的吻合,说明了本文研究方法的正确性。在此基础上,本文建立了GLARE层合板的渐进损伤模型,通过分析可以知道其抗鸟撞性能要比金属好。同时本文也对影响GLARE层合板抗鸟撞性能的一些因素进行了分析,如不同的铺层形式、不同金属层材料以及不同的金属层厚度等,得到了一些结论。最后为了改善计算效率本文采用SPH方法对蒙皮为GLARE材料的典型飞机前缘结构进行了鸟撞分析。  通过本文的工作,可以为今后的工程试验提供一定的借鉴和参考。
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