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含孔复合材料圆柱壳冲击破坏试验与有限元分析  
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【英文篇名】 Experiments and Finite Element Analysis of Laminated Composite Cylindrical Shells with Circular Hole Subjected to Dynamic Loads
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【作者】 马健; 燕瑛; 杨雷; 刘玉佳; 冉治国;
【英文作者】 MA Jian; YAN Ying; YANG Lei; LIU Yujia; RAN Zhiguo School of Aeronautic Science and Engineering; Beihang University; Beijing 100191; China;
【作者单位】 北京航空航天大学航空科学与工程学院;
【文献出处】 航空学报 , Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 编辑部邮箱 2012年 05期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 复合材料; 圆柱壳; 径向载荷; 动态响应; 有限元分析;
【英文关键词】 composite materials; cylindrical shell; transverse load; dynamic response; finite element analysis;
【摘要】 为了揭示轴向压缩载荷与径向冲击载荷共同作用下复合材料壳体开孔处裂纹的产生机理,开展了含圆孔复合材料圆柱壳冲击试验,并对冲击试验进行了有限元仿真分析。提出复杂冲击载荷作用下的动态响应分析方法,运用LS-DYNA对冲击载荷作用下含圆孔复合材料圆柱壳动态响应过程进行了模拟,采用含刚度退化的Chang-Chang失效准则预测复合材料圆柱壳破坏过程,得到的冲击加速度响应曲线及破坏区域与试验结果一致,验证了本文方法的正确性。对有限元模型进行动力学及静力学破坏分析,结果表明,径向冲击引起的环向拉应力是圆孔边缘破坏区域90°铺层纤维断裂与基体开裂的主要原因,而拉应力只引起0°铺层基体开裂。由破坏起始分析可知,将复合材料圆柱壳90°铺层含量由20%提高至50%,可使结构承载能力增加56%。
【英文摘要】 Impact tests of composite cylindrical shells are performed and a finite element analysis is applied to reveal the damage mechanism of composite cylindrical shells with a circular hole subjected to axial compressive and transverse transient dynamic loads.The method of dynamic response analysis is established.First,the LS-DYNA FEM package is used to simulate the mechanical behaviors of composite cylindrical shells under complex impact loads.Subsequently,damage propagation is predicted by the implementation of...
【基金】 国家“973”计划(2011CB606105)~~
【更新日期】 2012-05-31
【分类号】 V258
【正文快照】 复合材料由于其优异的力学性能及可设计性,被越来越广泛地应用在航空航天结构中。飞行器复合材料壳体结构设计及使用过程中,通常设计有开孔区域将悬挂物与壳体机械连接。机动状态下,开孔区域不仅受到前后舱段的轴向载荷,还要承受装配物的径向冲击作用,开孔部位应力集中尤为严重

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