含分層損傷先進復合材料格柵加筋板結構裂紋起裂和擴展過程的仿真研究.pdf

1、本文旨在建立在壓縮荷載下先進復合材料格柵加筋板結構(AGS)后屈曲階段的分層起裂和擴展過程的數值模擬方法。首先基于一階剪切變形理論和Von-Karman 幾何非線性關系，提出了AGS結構后屈曲有限元分析模型；其次，采用總能量釋放率準則，并利用虛裂紋閉合法(VCCT)及自適應網格的生成和移動技術分析了分層損傷的擴展過程，在分析過程中考慮了分層前緣的接觸效應；最后，應用OpenGL實現(xiàn)了分層損傷的起裂和擴展動態(tài)可視化過程。論文還以典型AGS

2、結構為例，討論了格柵構型、蒙皮鋪層方式、分層位置和大小以及加強筋的剛度對分層起裂和擴展特征的影響，通過參數研究得到如下結論： 含分層損傷復合材料格柵加筋板(AGS)的分層擴展特性是十分復雜的，其格柵加筋型式、分層位置和大小、蒙皮鋪設方式以及蒙皮和肋骨的剛度比等因素都密切相關。 (1)等三角形格柵加筋板結構具有比四邊形正交格柵加筋結構更高的抗分層能力。 (2)分層半徑尺寸較大的板出現(xiàn)分層擴展較早，同時也較快地進入不

3、穩(wěn)定階段。 (3)蒙皮的鋪層方式對分層擴展有明顯的影響。 (4)提高肋骨剛度，可提高分層擴展的初始應變和最終應變值。但當肋骨剛度達到某一值時 (臨界剛度)，繼續(xù)增加肋骨剛度將再不可能進一步提高板的抗分層起裂和擴展能力。 (5)通過對格柵加筋型式、分層位置和大小、蒙皮鋪設方式以及蒙皮和肋骨的剛度比等參數的優(yōu)化設計，提高AGS結構的抗分層起裂和擴展能力。 (6)本文提出的方法和所得結論對AGS結構的承載能力預