基于损伤模型的2024-O-T42搭接件动态拉伸失效分析

针对高锁螺栓单搭接件所采用的2024-O-T42铝合金,设计狗骨试验件进行准静态与动态拉伸试验,设计六种不同的缺口试验件进行准静态拉伸试验。通过开展拉伸失效仿真,对比Hartley-Srinivasan与Johnson-Cook两种本构模型,以及最大塑性应变失效准则、Johnson-Cook失效模型与GISSMO损伤模型三种失效模型。结果表明,在试验的100 s^(-1)应变率范围内,2024-O-T42铝合金材料流动应力应变率效应不明显,其最大相差约为5%;在不考虑应变率及温度的情况下,Hartley-Srinivasan本构模型比Johnson-Cook本构模型更能准确表征材料塑性段的力学行为;采用Hartley-Srinivasan本构模型和GISSMO损伤模型,高锁螺栓单搭接件在1 m/s、3 m/s、5 m/s拉伸速度下的仿真结果与试验结果吻合更好,且仿真获得的失效位移相对试验失效位移平均值分别偏大4.7%、偏大4.3%和偏小7.4%。

中低应变率下7075-T7351铝合金本构与失效模型对比

为了标定航空铝合金材料本构并对比分析不同失效模型,以7075-T7351铝合金平板试样为研究对象,分别进行准静态拉伸试验和动态拉伸试验,获得其在100 s^-1以内中低应变率下的力学性能。采用Johnson-Cook本构模型、Swift本构模型、Hartley和Srinivasan本构模型对材料塑性应变强化力学行为进行表征,并采用最大塑性应变失效准则、Johnson-Cook失效模型与表格式Johnson-Cook失效模型进行动态拉伸仿真,对比分析不同失效模型的仿真精度。结果表明,在100 s^-1内的中低应变率下,7075-T7351铝合金的流动应力存在较弱的应变率效应,失效应变最大增量为16.8%;三种本构模型均可准确表征铝合金塑性应变强化力学行为;表格式Johnson-Cook模型的动态拉伸仿真结果与试验吻合最好,其塑性失效应变误差均小于4%。

运输类飞机“最小风险炸弹位置”的研究进展

"最小风险炸弹位置"(LRBL)是运输类飞机型号合格审定最新的客舱安保要求之一。基于LRBL适航要求及相关的咨询通告,针对LRBL周围结构和系统的设计与布局、以及爆炸发生后的次生影响和应对措施,综述了飞机结构在内爆冲击载荷作用下的响应特性及失效模式的研究进展,梳理了人体在爆炸冲击波作用下的损伤机理及损伤模型,明确了爆炸碎片的破坏概率模型,总结了国内外抗爆容器的设计特征及优缺点,最后简述了中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室为研究机身结构在内爆载荷下的响应特性所做的相关技术研究。

运输类飞机典型货舱地板下部结构冲击吸能特性

为了研究运输类飞机货舱地板下部结构在冲击载荷作用下的吸能特性,选取三框两段典型货舱地板下部结构试验件开展落重冲击试验,即质量为478.5kg的落重以3.95m/s的速度垂直冲击倒置并固定在测力平台上的试验件,分析试验件失效模式及动态响应,同时建立有限元模型进行仿真与试验结果相关性分析及吸能特性研究。结果显示,在此种工况的冲击载荷作用下,中间支撑件发生由32框面向34框面方向的弯曲,并带动机身框发生同向弯曲和扭转,从而导致C型支撑件发生与中间支撑件相反方向的弯曲变形,并最终在机身框与C型支撑件的连接处形成两处塑性铰;紧固件失效以位于中间支撑件附近区域的长桁和剪切角片连接处的22个扁圆头铆钉发生剪切失效为主;试验初始加速度峰值和初始撞击力峰值分别为25.1g和173kN。仿真与试验获得的结构变形模式吻合较好,仿真获得的最大压缩量与试验结果24.3mm相差3.7%,仿真获得的压板上初始加速度峰值与试验结果25.1g相差4%。通过仿真分析发现机身框和中间支撑件是主要的吸能部件,吸能贡献分别占总吸能的32.1%和30.4%。

大飞机货舱地板下部结构有限元建模与适坠性分析

为了研究大飞机坠撞特性及数值分析方法,选取大飞机货舱地板下部结构为研究对象,建立其有限元模型,实现显式动力学的求解与分析。考察倒置、固支的货舱地板下部结构在200kg落重以7m/s垂直冲击下的结构响应、吸能与失效的动态行为,识别落重冲击过程中结构变形与失效模式、冲击响应特性及能量吸收与耗散机理。仿真结果表明,货舱地板下部结构的机身框组件、支撑件组件是主要吸能结构,冲击能量的吸收主要依靠上述结构的塑性变形与失效,紧固件的吸能贡献仅占1%左右。