旋翼复合材料桨叶弹损穿孔的有限元建模方法

复合材料科学与工程 ›› 2013, Vol. 0 ›› Issue (1): 40-43.

旋翼复合材料桨叶弹损穿孔的有限元建模方法

孙中涛^1,2, 王华明²

1.南京航空航天大学无人机研究院,南京210016;
2.直升机旋翼动力学国防科技重点实验室,南京210016

收稿日期:2012-04-13 出版日期:2013-01-28 发布日期:2022-03-11
作者简介:孙中涛(1976-),硕士,主要从事飞机结构设计与强度计算方面的研究。
基金资助:
直升机旋翼动力学重点实验室基金资助项目(9140C400202100C40)

FINITE ELEMENT MODLEING METHOD OF COMPOSITE ROTOR BLADE WITH BALLISTIC PERFORATION

SUN Zhong-tao^1,2, WANG Hua-ming²

1. Institute of UAV ,Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics,Nanjing 210016,China;
2. Science and Technology on Rotorcraft Aeromechanics Laboratory,Nanjing 210016,China

Received:2012-04-13 Online:2013-01-28 Published:2022-03-11

摘要/Abstract

摘要： 军用直升机旋翼桨叶具有抗弹击设计要求。根据复合材料桨叶的结构特点和工作特性,提出了建立复合材料桨叶弹击穿孔有限元模型的等截面节点移除法,该建模方法先采用等截面拉伸建立桨叶典型结构段的三维模型,然后将弹孔处的节点移除以模拟桨叶的弹损状况。所建立的桨叶弹损模型具有较高的置信度和可接受的解算规模,可作为进一步研究复合材料桨叶抗弹击性能的基础。

关键词: 有限元素法, 复合材料, 旋翼桨叶, 弹损穿孔, 等截面节点移除法

Abstract: The military helicopter rotor blade has design requirement of sustaining some kind of ballistic damage． According to the structural properties and operating characteristics of composite blades,this article provides an even cross-section and node removed method to build finite elements model of composite blade with ballistic perforation． This modeling method builds three-dimensional model of blade typical section by even cross-section tension,then nodes around bullet holes are removed to simulate ballistic damage of the blade． The model of ballistic blade built in this article has a high degree of confidence and an acceptable solver scale,it can be used for further research of composite blade’s performance of resisting ballistic damage．

Key words: finite elements, composite, rotor blade, ballistic perforation, even cross-section and node removed method

中图分类号:

孙中涛, 王华明. 旋翼复合材料桨叶弹损穿孔的有限元建模方法[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(1): 40-43.

SUN Zhong-tao, WANG Hua-ming. FINITE ELEMENT MODLEING METHOD OF COMPOSITE ROTOR BLADE WITH BALLISTIC PERFORATION[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2013, 0(1): 40-43.

参考文献

[1] The results of RAH-66 Main rotor Ballistically Damaged Flexbeam[Z]. ETR-924, The results of RAH-66 Main rotor Ballistically Damaged Flexbeam[Z]. ETR-924, August, 1997.
[2] H. Talebi, S. V. Wong, A. M. S.Hamouda. Finite element evaluation of projectile nose angle effects in ballistic perforation of high strength fabric.[J]. Composite Structures, 2009, 87: 314-320.
[3] Friedmann P P, Glaz B, Palacios R.A moderate deflection composite helicopter rotor blade model with an improved cross sectional analysis[J]. International Journal of Solids and Structures, 2009, 46(10): 2186-2200.
[4] 鲁国富, 刘勇, 张呈林. 含孔复合材料层合板轴向拉伸三维有限元渐进失效分析[J]. 南京航空航天大学学报, 2009, 41(1):41-47.
[5] 姜大成, 石立华, 吕长生等. 复合材料开孔薄板受力有限元分析[J]. 机械设计与制造, 2009, (2): 31-32.
[6] 杨杰, 李成, 贾红雨等. 复合材料层合板孔边应力场的有限元计算[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009, (3): 8-12.
[7] 程小全, 高宇剑. 含穿透损伤复合材料桨叶结构静强度分析[J]. 失效分析与预防, 2011, 6(1): 23-27.
[8] 《飞机设计手册》总编委会编. 飞机设计手册第9 册: 载荷、强度和刚度[M]. 北京: 航空工业出版社, 2001. 325-337.
[9] Nicholas Ali, Kamran Behdinan, Zouheir Fawaz.A multiobjective and fixed elements based modification of the evolutionary structural optimization method[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2003, 81(22-23): 2259-2271.
[10] 王勖成, 邵敏. 有限单元法基本原理和数值方法[M]. 第2 版.北京: 清华大学出版社, 1997. 38-89.
[11] Nguyen B N.Three-dimensional modeling of damage in laminated composites containing a central hole[J]. Composite Materials, 1997, 31(12): 1672-1693.
[12] OzbayMammut, OzerDllek. The analysis of elastoplastic stresses in the composite laminate with a circular hole subjected to in-plane loads by means of finite element method[J]. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2005, 24(06): 621-631.
[13] Allam M N M, Zenkour A M, El-Mekawy H F. Stress concentrations in a viscoelastic composite plate weakened by a triangular hole[J]. Composite Structures, 2007, 79(1): 1-11.

[1]	李辉, 赵春江, 梁建国, 曾光, 王蕊, 边强. 变刚度复合材料层合板力学特性及失效机理分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 5-10.
[2]	宫唯康, 刘晓阳, 荆玉才, 项俊宁, 李相国, 杨国涛. 预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能的有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 11-19.
[3]	赵雄翔, 孙鹏文, 李建东. 基于应变能的风力机叶片铺层结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 20-24.
[4]	冯钰茹, 王军利, 张宝军, 刘志远, 李金洋, 张宝升. 复合材料叶片建模及铺层参数对强度的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 25-31.
[5]	常腾飞, 湛利华, 李树健, 潘阳. 不同成型方法的树脂基复合材料帽形结构共固化成型质量研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 32-38.
[6]	黄东辉, 曾少华. 自组装蒙脱土-碳纳米管对玻纤增强复合材料力学及界面性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 39-44.
[7]	满珈诚, 侯进森, 李哲夫, 岳广全, 徐鹏, 姜碧羽, 刘卫平. 连续碳纤维增强热固性预浸料压实性能的试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 45-51.
[8]	林梅, 张铁军, 冯宇, 王旗, 武梦科. 湿热/干燥环境交替作用下碳纤维复合材料的吸湿/脱湿特性[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 52-59.
[9]	高慧, 罗发, 渠永平, 王春海. SiC_f/Al₂O₃/Mullite复合材料的制备及吸波性能[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 60-65.
[10]	王东萍. 磁性聚吡咯基复合材料吸附电镀废水中铜离子[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 66-70.
[11]	鲁晓锋, 张颜明, 蒙丹, 苏成功. 全尺寸叶片静力测试中ANSYS梁模型应用与研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 71-74.
[12]	宦胜民, 黄小波, 杨润苗, 向萌. 超支化不饱和聚酯的制备及其应用研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 75-80.
[13]	王雅娜, 赵魏. 复合材料Ⅱ型分层ENF试验数据处理方法对比分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 81-92.
[14]	田会方, 张国武, 吴迎峰, 任政. 水处理罐缠绕工艺中玻璃纤维团打结装置设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 93-98.
[15]	冯倩倩, 朱方龙. 聚合物辅助沉积法制备导电玄武岩纤维[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 99-102.