復(fù)合材料開口補(bǔ)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)分析.pdf

1、由于飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，復(fù)合材料開口補(bǔ)強(qiáng)問題，一直受到人們的重視，而且國內(nèi)外已經(jīng)開展了許多積極有效的工作。但是對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的一些新情況，研究還存在一定的局限性。研究的內(nèi)容多集中于復(fù)合材料薄板、小開口以及一些傳統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)工藝。本文旨在從力學(xué)與材料科學(xué)相結(jié)合角度針對(duì)復(fù)合材料開口問題的特點(diǎn)，采用理論分析、計(jì)算模型、實(shí)驗(yàn)考核與驗(yàn)證相結(jié)合的方法，開展了兩種傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)工藝在大開口、中厚板情況下的靜力學(xué)性能分析，以及一種新補(bǔ)強(qiáng)方式的試驗(yàn)研究、有限

2、元模擬、理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)等方面的工作。主要介紹了以下的內(nèi)容： 1.為了對(duì)飛機(jī)中厚蒙皮設(shè)計(jì)中開口補(bǔ)強(qiáng)后的靜力學(xué)性能進(jìn)行研究，本文對(duì)復(fù)合材料開口問題的兩種傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)工藝翻邊補(bǔ)強(qiáng)和二次共固化補(bǔ)強(qiáng)作用下中厚板的大開口問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及有限元的模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這兩種非對(duì)稱補(bǔ)強(qiáng)工藝下，由于結(jié)構(gòu)的幾何不對(duì)稱引起的偏心彎矩是結(jié)構(gòu)失效的主要原因。 2.本文對(duì)一種新的補(bǔ)強(qiáng)方式—縫合補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行了無縫合及五種不同的縫紉參數(shù)情況下縫合補(bǔ)強(qiáng)帶孔板

3、的靜力學(xué)拉伸試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，縫合前后試件的最終破壞載荷都很接近。并對(duì)其中的兩組結(jié)果進(jìn)行了有限元的模擬，縫紉的數(shù)值模擬是通過Ansys軟件所提供的Link單元來實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的很好。 3.為了給縫紉參數(shù)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，本文參照邊界層理論以及最小余能原理，給出了孔邊層間、面內(nèi)應(yīng)力的解析解。計(jì)算結(jié)果與他人的工作進(jìn)行了對(duì)比，具有很高的可信性。 4.依照解析解的結(jié)果，并參照層合板的層間強(qiáng)度、縫線的相關(guān)彈性常數(shù)