含界面脫粘蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的屈曲和損傷擴(kuò)展數(shù)值研究.pdf

1、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)是由兩層高剛度、高強(qiáng)度的面板和中間低密度的蜂窩芯子組成的,由于它具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度和高比模量等優(yōu)點(diǎn),被越來越多的應(yīng)用于工程領(lǐng)域。夾芯結(jié)構(gòu)在制造、運(yùn)輸、裝配以及修理過程中會產(chǎn)生大量的面芯脫粘損傷。在壓縮載荷作用下,由于脫粘損傷的存在,降低了夾芯結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力。脫粘擴(kuò)展導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早地破壞,嚴(yán)重影響其力學(xué)性能。
　　本文采用有限元方法研究了含面芯脫粘缺陷的蜂窩夾芯板受面內(nèi)壓縮載荷作用時(shí),蜂窩板的局部屈曲行為及脫粘損傷擴(kuò)

2、展情況。建立了夾芯板的有限元模型,采用內(nèi)聚力單元模擬面芯之間的膠層,不需要裂紋初始位置和生長方向的信息便可以同時(shí)預(yù)測脫粘的起始和擴(kuò)展。
　　首先依次討論了界面屬性、面板鋪層順序、面板和芯子厚度以及蜂窩尺寸對夾芯板臨界屈曲載荷、剩余壓縮強(qiáng)度以及脫粘擴(kuò)展規(guī)律的影響。結(jié)果表明:面板鋪層順序及面板厚度對含面芯脫粘夾芯板剩余壓縮強(qiáng)度有顯著的影響,且脫粘損傷擴(kuò)展方向也與面板鋪層順序密切相關(guān)。其次,研究了脫粘形狀及尺寸對夾芯板失效形式、屈曲臨界

3、載荷以及剩余壓縮強(qiáng)度的影響,總結(jié)了損傷擴(kuò)展的規(guī)律。對于貫通型脫粘缺陷,夾芯板的壓縮性能隨著脫粘長度的增大而降低。對于中央圓形脫粘,當(dāng)直徑小于15mm時(shí),結(jié)構(gòu)發(fā)生整體屈曲,脫粘并不擴(kuò)展。直徑大于15mm時(shí),發(fā)生局部屈曲,進(jìn)而引發(fā)脫粘擴(kuò)展直至結(jié)構(gòu)失效。并且脫粘主要沿著與載荷垂直的方向擴(kuò)展。臨界屈曲載荷、最大承載載荷以及強(qiáng)度保持率隨著脫粘直徑的增大迅速減小。此外,考察了工程實(shí)際中容易出現(xiàn)的橢圓形脫粘,分析了脫粘大小及橢圓方向?qū)Y(jié)構(gòu)壓縮性能及脫