夾芯結(jié)構(gòu)脫粘處開裂損傷的幾何尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)主要是通過粘接劑把芯材和蒙皮粘在一起，形成夾芯板。根據(jù)夾芯結(jié)構(gòu)所使用的芯材種類和形式的不同，夾層板可分為：泡沫夾芯結(jié)構(gòu)，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，梯形板夾芯結(jié)構(gòu)。本文主要研究泡沫夾芯結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)常會出現(xiàn)芯/面脫粘，在承載過程中，脫粘部分就會發(fā)生擴(kuò)展，引起復(fù)合材料夾芯板的強(qiáng)度和剛度的降低，甚至?xí)?dǎo)致面板的破壞。隨著復(fù)合材料層板在航空航天和其它工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，研究帶脫層損傷的復(fù)合材料夾芯板的力學(xué)性能就變得非常重要了。目前

2、對于夾芯結(jié)構(gòu)的損傷國內(nèi)外研究的內(nèi)容比較多的集中在沖擊損傷和脫膠缺陷損傷等方面。 本文主要研究的內(nèi)容是預(yù)測含脫層缺陷的夾芯板在分別承受面內(nèi)壓力載荷和純彎曲載荷的情況下的力學(xué)行為及脫層區(qū)域的擴(kuò)展情況。利用有限元軟件對含有脫層缺陷的夾芯板在分別承受面內(nèi)壓力和純彎曲載荷的作用下的力學(xué)行為和脫層區(qū)擴(kuò)展情況進(jìn)行了模擬。本文重點(diǎn)分析研究了含不同幾何尺寸缺陷的夾芯板在兩種受力狀態(tài)下裂紋擴(kuò)展的規(guī)律。 本文首先對Solid45與Solid9

3、5兩種不同單元進(jìn)行了的比較，利用兩種單元計(jì)算的結(jié)果同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，得出Solid95單元更有優(yōu)勢；對于承受面內(nèi)壓力的含橢圓脫層的夾芯板，本文根據(jù)已有的結(jié)論，做了更加詳細(xì)的研究。不論短軸或長軸的長度為定值時(shí)，都存在一個(gè)區(qū)間，在此區(qū)間中脫層部位首先擴(kuò)展的位置發(fā)生了改變，由短軸頂點(diǎn)處改變至長軸頂點(diǎn)處，這是一個(gè)逐漸的變化，并沒有出現(xiàn)很大的激變；隨著長短軸長度的不同，這個(gè)區(qū)間也在變化。本文重點(diǎn)研究了純彎曲狀態(tài)下的含圓形脫粘缺陷的夾芯板的力學(xué)行為，

4、對于脫層區(qū)直徑不同，夾芯、蒙皮和膠層屬性的不同對脫層擴(kuò)展的影響進(jìn)行了細(xì)致的分析。當(dāng)脫層區(qū)直徑小于40mm，脫層區(qū)并未開始擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，隨著脫層區(qū)直徑的逐漸增大，夾芯板的脫層臨界擴(kuò)展載荷在逐漸減小，脫層區(qū)的直徑越大，則夾芯板的脫層臨界擴(kuò)展載荷越小，夾芯板就會越容易被破壞；同時(shí)分析得出了蒙皮和夾芯的彈性模量之比與脫層臨界擴(kuò)展載荷成反比；比較膠層強(qiáng)度的大小對脫層臨界擴(kuò)展載荷的影響，發(fā)現(xiàn)膠層強(qiáng)度對夾芯板脫粘開裂的影響不大。 本文在