为研究碳‑玻纤维混杂层合板在弹击作用下的损伤特征及其剩余承载性能,本文结合实验测试、无损检测与有限元模拟方法,对典型直升机桨叶混杂层合板在不同入射角条件下的弹击损伤形貌及剩余强度进行了系统研究。首先,通过90°与22.5...为研究碳‑玻纤维混杂层合板在弹击作用下的损伤特征及其剩余承载性能,本文结合实验测试、无损检测与有限元模拟方法,对典型直升机桨叶混杂层合板在不同入射角条件下的弹击损伤形貌及剩余强度进行了系统研究。首先,通过90°与22.5°两种入射角的弹击试验,结合(Computed tomography,CT)扫描技术分析了弹孔形貌及内部损伤分布规律。结果表明,入射角对弹击损伤形态及剩余拉伸承载能力具有显著影响,斜向入射条件下的真实内部损伤范围明显大于表面可视弹孔区域,试件的剩余拉伸强度整体降低且离散性增大。进一步建立了考虑弹孔几何与损伤分布特征的有限元模型,并通过用户子程序引入损伤因子(User‑defined material subroutine,UMAT)描述材料强度退化,实现了弹击后拉伸失效过程的数值模拟。有限元预测结果与实验结果总体误差控制在±15%以内,验证了模型在预测弹击后层合板剩余拉伸强度方面的有效性。相关研究可为直升机桨叶等关键复合材料结构在受弹击后的损伤评估与损伤容限设计提供参考。展开更多
文摘为研究碳‑玻纤维混杂层合板在弹击作用下的损伤特征及其剩余承载性能,本文结合实验测试、无损检测与有限元模拟方法,对典型直升机桨叶混杂层合板在不同入射角条件下的弹击损伤形貌及剩余强度进行了系统研究。首先,通过90°与22.5°两种入射角的弹击试验,结合(Computed tomography,CT)扫描技术分析了弹孔形貌及内部损伤分布规律。结果表明,入射角对弹击损伤形态及剩余拉伸承载能力具有显著影响,斜向入射条件下的真实内部损伤范围明显大于表面可视弹孔区域,试件的剩余拉伸强度整体降低且离散性增大。进一步建立了考虑弹孔几何与损伤分布特征的有限元模型,并通过用户子程序引入损伤因子(User‑defined material subroutine,UMAT)描述材料强度退化,实现了弹击后拉伸失效过程的数值模拟。有限元预测结果与实验结果总体误差控制在±15%以内,验证了模型在预测弹击后层合板剩余拉伸强度方面的有效性。相关研究可为直升机桨叶等关键复合材料结构在受弹击后的损伤评估与损伤容限设计提供参考。
