GLARE层合板抗低速冲击性能分析与数值模拟

采用不同冲击能量对玻璃纤维增强铝合金层合板(GLARE层合板)进行落锤低速冲击试验,得到了冲击载荷、位移和能量与时间的关系曲线。在不同冲击能量下,对层合板的冲击响应以及冲击过程中的损伤演化进行了分析。结果表明,不同冲击能量下基体压缩损伤面积随着冲击能量的增大而增大,而冲击能量相同时,受冲击面方向的第一、二层基体拉伸损伤面积远大于第三、四层,玻璃纤维/环氧树脂预浸料的铺层顺序以及方向是影响层合板抗冲击性能的主要因素。基于ABAQUS建立了GLARE层合板的低速冲击有限元分析模型,数值模拟结果说明:在低能量冲击时采用延性损伤准则作为铝合金材料的损伤判据是合理的。

Glare层合板的抗鸟撞分析

飞机结构的抗鸟撞性能对于飞行安全有着直接的联系,鸟撞事故一旦发生,对飞机结构、设备的破坏作用往往极为严重。针对Glare层合板材料进行了抗鸟撞分析,利用有限元方法,采用显式碰撞动力分析软件PAM-CRASH,对四种不同纤维铺层角的Glare层合平板进行了抗鸟撞仿真分析,比较选取了最优的纤维铺层角;设计了全尺寸的机翼前缘模型,对4/3和3/2两种构型的Glare层合蒙皮进行了抗鸟撞仿真。结果表明4/3构型的Glare层合蒙皮的抗鸟撞效果最好,该构型将被进一步应用于机翼抗鸟撞试验件的设计中。

圆孔对GLARE层合板抗冲击性能的影响

为获得圆孔对玻璃纤维增强铝合金(GLARE)层合板抗冲击性能的影响规律,采用40J的冲击能量对无孔和含圆孔GLARE层合板进行了落锤低速冲击试验,获得了冲击载荷、挠度和能量-时间曲线。应用ABAQUS/Explicit有限元分析软件对试验进行模拟,并预测了圆孔直径对GLARE层合板抗冲击性能的影响。结果显示:在低速冲击下,GLARE层合板纤维层的失效模式以分层损伤和纤维断裂为主;随着圆孔边缘至冲击中心距离的增加,层合板的冲击载荷峰值提高,而挠度峰值减小;数值模拟结果与试验结果的比较验证了模型的合理性;随着圆孔直径的增大,GLARE层合板的抗冲击性能逐步劣化。

GLARE层板热态气压成形工艺参数影响规律研究

以玻璃纤维增强金属层合板(GLARE)为对象,研究单曲率GLARE层板的热态气压成形性能。分别针对热固性和热塑性树脂基GLARE层板,以成形试件的壁厚分布和成形深度为表征参数,试验探究了温度和压强2个关键工艺参数对不同树脂基体GLARE层板热态气压成形性能的影响机理和规律。结果表明:成形温度过高会使得2类树脂均发生分解失效,导致层板出现分层、破裂等缺陷;高温下熔融状态树脂的流动性增加,上下层板的挤压使其沿径向向外流动,使得试件中心厚度减小;同时,压边圈的压力作用引发树脂堆积,使得圆角区域层板厚度增加。温度为110~140℃时,热固性树脂基GLARE层板成形质量良好,试件贴合模具的最低压强为4 MPa;温度在170~200℃区间内时,热塑性树脂基GLARE层板成形质量最优,试件贴合模具的最低压强为3 MPa。

Glare连接件力学性能研究

兼具玻璃纤维和铝合金两种材料优点的玻璃纤维增强铝合金层合板(Glare)是航空领域未来的选材之一。Glare层合板属于纤维增强合金层合板的一种,其不仅仅是具有纤维增强合金层合板的一半特点,还有着相当强的抗疲劳性能以及很高的强度。本文简述了Glare层合板在航空结构上的应用情况。研究了干涉配合对单钉单剪玻璃纤维增强铝合金连接件挤压强度的影响。