復(fù)合材料帽型筋條脫粘的失效機(jī)理分析.pdf

1、復(fù)合材料加筋結(jié)構(gòu)由于其良好的后屈曲承載能力,被廣泛應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)當(dāng)中。大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加筋結(jié)構(gòu)在承受后屈曲載荷時(shí),失效主要發(fā)生在筋條與蒙皮的膠接界面。這是由于蒙皮屈曲后,載荷傳遞給筋條,使得翼緣承受面外彎曲載荷,極易引起緣條與蒙皮的脫粘。為確保結(jié)構(gòu)安全可靠,有必要對(duì)加筋壁板結(jié)構(gòu)界面損傷以及破壞機(jī)理進(jìn)行分析,為此,需要一種能準(zhǔn)確預(yù)測損傷起始以及擴(kuò)展的有效方法。
　　本文通過四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)?zāi)M加筋結(jié)構(gòu)受彎曲載荷時(shí)的蒙皮/筋條界面性能,利

2、用受關(guān)心區(qū)域部分點(diǎn)的實(shí)時(shí)應(yīng)變結(jié)果以及用非接觸測量方法獲得的全場應(yīng)變結(jié)果分析了帽型加筋結(jié)構(gòu)的失效過程,應(yīng)變變化趨勢(shì)與載荷變化趨勢(shì)基本一致,可以很好地反映加筋結(jié)構(gòu)受四點(diǎn)彎曲載荷作用下筋條與蒙皮的脫粘過程。同時(shí)根據(jù)無損檢測結(jié)果及掃描電鏡(SEM)結(jié)果分析了加筋結(jié)構(gòu)受四點(diǎn)彎曲載荷下的失效機(jī)理。分析發(fā)現(xiàn),損傷首先發(fā)生在筋條與蒙皮的膠接界面,表現(xiàn)為筋條與蒙皮的脫粘分層;應(yīng)變變化趨勢(shì)與載荷變化趨勢(shì)基本一致,可以很好地反映加筋結(jié)構(gòu)受四點(diǎn)彎曲載荷作用下筋

3、條與蒙皮的脫粘過程。
　　本文還基于ABAQUS建立了復(fù)合材料帽型加筋結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷模型,分別考慮結(jié)構(gòu)受四點(diǎn)彎曲載荷作用下筋條與蒙皮的界面損傷以及蒙皮層間分層損傷,并結(jié)合相應(yīng)的失效判據(jù)以及材料性能退化方案,有效地預(yù)測了結(jié)構(gòu)損傷;采用VCCT計(jì)算了膠接界面脫粘起始的應(yīng)變能釋放率分布,從斷裂模式的角度分析了界面脫粘。數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,表明了分析方法的合理性與有效性。
　　基于經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)值分析方法,本文分析了不同的細(xì)節(jié)