直升机机身冲击损伤有限元分析

摘要

直升机机身蒙皮为薄面板蜂窝夹层结构,蜂窝夹层结构在较低能量的冲击下就会产生损伤,给飞行带来风险。本文采用有限元方法,对直升机机身蒙皮的冲击进行了仿真模拟。基于ABAQUS建立薄面板蜂窝夹层结构的有限元仿真模型,由于复合材料面板冲击过程中发生渐进失效,因此开发VUMAT用户子程序,自定义其本构关系,采用Yen失效准则模拟双向编织复合材料面板损伤起始和损伤扩展方式,并根据损伤形式对损伤单元进行刚度折减,以实现材料性能的退化,同时蜂窝芯体采用等效弹塑性模型,并引入Cohesive单元模拟胶层。冲击能量较低时,冲击损伤表现为面板凹坑、少量纤维断裂、基体损伤及分层。对比仿真与试验,两者具有较好的一致性,由此表明有限元仿真能够有效分析蜂窝的冲击损伤,为直升机机身蒙皮的抗冲击设计提供参考。