發(fā)布時(shí)間：2020-03-25 00:42

【摘要】：復(fù)合材料波紋梁作為一種典型的復(fù)合材料吸能結(jié)構(gòu),被大量的運(yùn)用于直升機(jī)上的抗墜毀吸能結(jié)構(gòu),如何設(shè)計(jì)出高效吸能的復(fù)合材料吸能元件成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。論文采用兩種本構(gòu)模型對(duì)復(fù)合材料波紋梁的緩沖吸能能力進(jìn)行了的研究,分析了波紋數(shù)量以及邊界支持條件對(duì)吸能性能的影響。論文的主要工作和研究成果如下:基于ABAQUS軟件平臺(tái),建立了單波和三波復(fù)合材料波紋梁結(jié)構(gòu)的采用等效彈塑性本構(gòu)的殼單元模型和采用復(fù)合材料本構(gòu)的三維實(shí)體模型。計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析驗(yàn)證兩種模型的合理性。研究結(jié)果表明采用復(fù)合材料本構(gòu)的三維實(shí)體模型由于考慮了復(fù)合材料的不同破壞模式,因此與試驗(yàn)結(jié)果更為吻合。使用彈塑性本構(gòu)模型和復(fù)合材料本構(gòu)模型,對(duì)單波、兩波、三波、四波以及五波復(fù)合材料波紋梁的吸能性能進(jìn)行了分析,研究了波紋數(shù)量對(duì)構(gòu)件比吸能能力的影響。結(jié)果表明單波結(jié)構(gòu)由于兩側(cè)邊界自由而容易引起結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)失穩(wěn),比吸能能力較低,隨這波紋數(shù)量的增多比吸能能力逐級(jí)提高并趨于穩(wěn)定。基于單波結(jié)構(gòu)的彈塑性本構(gòu)模型和復(fù)合材料本構(gòu)模型,研究了簡(jiǎn)支邊界條件、彈性支承邊界條件和周期性邊界條件對(duì)吸能能力的影響。研究結(jié)果表明施加周期性邊界條件所得到的比吸能能力與多波紋結(jié)構(gòu)相當(dāng),為后續(xù)建立基于單波模型的波紋梁緩沖吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1. 1 直升機(jī)下部底層板結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料波紋梁盒段示意圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)耐撞性的研究起源于對(duì)直升機(jī)機(jī)體耐墜毀的研究 1960 年，美國(guó)軍方出資研究飛行器的碰撞安全性以及生存性能等方面，于 1967 年制定了第一部直升機(jī)機(jī)體耐墜毀設(shè)計(jì)指南[13]，并開(kāi)始實(shí)施 隨后美國(guó)軍方又制定了一部更加完善的耐墜設(shè)計(jì)的軍標(biāo)——MIL.STD1290.A[14] 1981 年美國(guó)啟動(dòng)了 先進(jìn)復(fù)合材料機(jī)體計(jì)劃（ACPA） [15]，研究了如何在直升機(jī)中使用先進(jìn)復(fù)合材料以及直升機(jī)中的夾層結(jié)構(gòu) 其研究成果已在多種直升機(jī)上（如 UH-60A AH-64A）得到應(yīng)用 此后英國(guó) 法國(guó)以及日本的一些研究機(jī)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料元件的耐撞性進(jìn)行了大量深入研究 2001 年楊嘉陵[16]提出直升機(jī)的抗墜毀即發(fā)生意外墜機(jī)時(shí)機(jī)體和其內(nèi)部系統(tǒng)保護(hù)直升機(jī)內(nèi)部人員免受傷害的性能，并指出了抗墜毀設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵問(wèn)題 其中直升機(jī)抗墜毀的三個(gè)關(guān)鍵因素之一－機(jī)身抗墜毀設(shè)計(jì)部分（另外兩個(gè)因素分別是起落架以及座椅和乘員約束系統(tǒng)）指出，機(jī)身抗墜毀設(shè)計(jì)主要集中在下腹部，通過(guò)在機(jī)艙地板中使用蜂窩結(jié)構(gòu) 開(kāi)縫圓管以及波紋板等吸能裝置，利用其在墜毀時(shí)的壓碎 撕裂以及屈曲來(lái)吸收沖擊能量

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 質(zhì)量守恒方程0 J 中， 為當(dāng)前密度；0J V/V，代表相對(duì)體積變形梯度的行列式；0 為初始 能量方程( )ij ijE VS p q V程適用于總的能量平衡以及計(jì)算狀態(tài)方程 其中V 為當(dāng)前構(gòu)形的體積，ij 代表ijS 代表偏應(yīng)力，p 代表壓力，q 代表體積粘性阻力 邊界條件. 面力邊界條件( )ij j i n t t在面力邊界1S 上 中jn 為當(dāng)前構(gòu)形邊界外法線的方向余弦，it 為面力載荷（iin , t中的 j=1，2，
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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1 孟祥吉;燕瑛;羅海波;侯康;梁祖典;宮少波;;復(fù)合材料波紋梁沖擊試驗(yàn)與數(shù)值模擬[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2015年01期

2 程群峰;許亞洪;廖建偉;方征平;益小蘇;;引發(fā)機(jī)制對(duì)復(fù)合材料波形梁吸能性能的影響及其破壞形貌分析[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2008年01期

3 龔俊杰,王鑫偉;復(fù)合材料波紋梁吸能能力的數(shù)值模擬[J];航空學(xué)報(bào);2005年03期

4 龔俊杰,王鑫偉;復(fù)合材料元件吸能能力的數(shù)值模擬[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

5 陳永剛,益小蘇,許亞洪,唐邦銘,張子龍;Carbon-Epoxy圓管件的靜態(tài)吸能特征[J];航空學(xué)報(bào);2005年02期

6 陳永剛,許亞洪,益小蘇;引發(fā)角對(duì)碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料圓管件軸向壓潰性能的影響[J];材料工程;2004年12期

7 劉瑞同,王鑫偉;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性能的數(shù)值模擬研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2004年03期

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9 劉瑞同,王鑫偉,莢淑萍;碳纖維-環(huán)氧樹(shù)脂波紋梁吸能能力的試驗(yàn)研究[J];航空學(xué)報(bào);2002年01期

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1 龔俊杰;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性及可控薄弱環(huán)節(jié)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

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1 陶然;復(fù)合材料波紋梁耐撞性研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：2599120