Page 97 - 《爆炸与冲击》2026年第3期
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第 46 卷 张柱国，等： 泡沫铝夹芯结构抗鸟体冲击吸能机理及在飞机机头端框挡板中的应用 第 3 期
35
Experimental
30 Prediction
Simulation
25
Stress/MPa 20
15
10
5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Strain
(e) TiH 2 with mass fraction of 1.8%, growing 30 s
图 9 梯度泡沫试验与仿真结果对比
Fig. 9 Comparison of gradient foam experimental and simulation results
2 数值模拟
2.1 有限元模型
2.1.1 机头端框
某型飞机机头端框有限元模型如图 10 所示，主要由端框背板和挡板组成，该结构由全铝合金制成，
其横纵尺寸约为 2.14 m×1.67 m。原挡板采用加筋板设计，如图 11 所示。该加筋板长约 1.94 m，宽约
0.58 m；开口区域长×宽约为 0.37 m×0.32 m；筋条间距约为 0.19 m。加筋板分为 5 个部分，其中加筋板 1、
4、 5 的 厚 度 均 为 8 mm， 加 筋 板 2 的 厚 度 为 6 mm， 加 筋 板 3 的 厚 度 为 12 mm， 加 筋 挡 板 的 总 重 量 为
26.26 kg。薄壁结构长宽尺寸远大于厚度尺寸，在有限元模型中主体结构均划分为壳单元，单元尺寸约
为 10 mm×10 mm。通过将不同厚度的区域划分为独立的部分并赋予各自的厚度属性后，进行共节点处
理以保证模型的整体性。完整模型共包含 96 587 个单元。
Baffle
Backplate
(a) Geometric model (b) Finite element model
图 10 机头端框模型
Fig. 10 Nose bulkhead model
2.1.2 泡沫铝夹芯结构
为实现减重优化设计，本文采用泡沫铝夹芯挡板替代传统铝合金加筋板结构。上面板选用具有良
好塑性的 2024-T3 铝合金，可在鸟体冲击时使更大面积泡沫铝发生压缩变形，从而提升吸能效率；下面板
033101-8
