复合材料机翼格栅结构低速冲击损伤仿真研究

       针对采用格栅结构的某无人机机翼，研究了机翼格栅结构在承受低速冲击下结构材料的损伤特性；在ABAQUS软件中建立了冲击损伤过程有限元模型，采用Hashin- Rotem应变失效准则和Camanho参数退化方式，对无穿透破坏前提下的单侧带蒙皮格栅结构进行了冲击仿真实验。研究了针对不同格栅结构构型、不同冲击位置、不同冲击能量等情况下的损伤特性。结果表明：对结构不同位置进行冲击时，结构损伤类型、面积、扩展特性等都有极大的不同，而且复合材料结构不同铺层的损伤特性也有很大差异；验证了格栅结构对损伤扩散具有良好的限制能力，表明格栅结构具有很好的抗损伤能力。

      格栅结构AGS(advanced grid structure)的雏形是在20世纪70年代由美国麦道公司首先提出，由于其具有良好的几何拓扑优化性、很高的比强度和比刚度、良好的抗损伤能力、很高的结构效率和质量效率，显示出了无可比拟的应用前景，在航空航天领域受到了广泛的关注与应用。

      近年来，国内外很多学者对格栅结构材料的力学性能、制备工艺方法、结构优化等方面进行了深入而广泛的研究[1-2]。作为一种以航空航天领域作为应用对象的结构材料，其损伤特性直接影响到飞行器的飞行安全，因此对其损伤类型、损伤模式和损伤机制等也需要进行深入的研究。陈浩然等研究了含多分层损伤AGS的热机耦合屈曲特性，发现AGS圆柱壳结构具有较强的抗热屈曲的能力和良好的损伤容限性；张志峰.提出了一种用于AGS结构的损伤开始和扩展分析方法，并使用典型算例证明了此方法的有效性；陈博 利用有限元模拟了承载过程中AGS逐步破坏行为，研究了在压缩载
荷作用下，温度变化、分层大小等因素对含分层损伤复合材料格栅加筋板壳结构的线性屈曲和后屈曲性态的影响；Higgins等针对格栅型整流罩结构加强肋与蒙皮交接处的破坏特征，给出了格栅肋蒙皮的破坏准则，并通过实验进行了验证；Chen和Huang[]利用应变梯度理论研究了裂纹在二维胞元材料内的扩展，得到了格栅结构的断裂韧性；Fleck和Qiu利用有限元研究了不同构型格栅的断裂韧性，研究表明Kagome格栅具有较好的损伤容限。

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