复合材料波纹梁冲击试验与数值模拟

孟祥吉¹，燕瑛¹，罗海波¹，侯康¹，梁祖典¹，宫少波²

1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院2. 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

摘 要：为了探究复合材料波纹梁的吸能性能,针对铺层形式分别为[（±45）3/（0,90）/（±45）3]、[（±45）8]和[（±45）7]的3种复合材料波纹梁元件,进行了动态冲击试验,得到了吸能载荷-位移曲线,并对其损伤破坏形貌进行了分析。以连续损伤力学为基础,结合改进的Hashin损伤判定准则以及损伤演化规律,提出了针对波纹梁耐撞性损伤分析的刚度退化模型,并基于有限元软件平台开发了适用于波纹梁渐进损伤分析的子程序。对3种不同结构形式的波纹梁进行了渐进失效数值分析,模拟得到了能量评估参数比吸能（SEA）和平均载荷值,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析。比较分析了不同薄弱环节复合材料波纹梁的吸能能力。结果表明:波纹梁在冲击载荷作用下发生了渐进压溃失效;平均压溃载荷的相对误差不超过12%,能够满足工程应用要求;薄弱环节的设置需综合考虑复合材料性能和铺层方式等因素。

关键词：复合材料;波纹梁;耐撞性;数值模拟;渐进损伤;