含分層損傷先進復(fù)合材料格柵加筋板結(jié)構(gòu)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(fù)合材料格柵加筋板結(jié)構(gòu)(AGS)后屈曲階段的分層起裂和擴展過程的數(shù)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(guān)系，提出了AGS結(jié)構(gòu)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(yīng)網(wǎng)格的生成和移動技術(shù)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(yīng)；最后，應(yīng)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(jié)構(gòu)為例，討論了格柵構(gòu)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(shù)研究得到如下結(jié)論： 含分層損傷復(fù)合材料格柵加筋板(AGS)的分層擴展特性是十分復(fù)雜的，其格柵加筋型式、分層位置和大小、蒙皮鋪設(shè)方式以及蒙皮和肋骨的剛度比等因素都密切相關(guān)。 (1)等三角形格柵加筋板結(jié)構(gòu)具有比四邊形正交格柵加筋結(jié)構(gòu)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(yīng)變和最終應(yīng)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(shè)方式以及蒙皮和肋骨的剛度比等參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，提高AGS結(jié)構(gòu)的抗分層起裂和擴展能力。 (6)本文提出的方法和所得結(jié)論對AGS結(jié)構(gòu)的承載能力預(yù)