夾芯結構脫粘處開裂損傷的幾何尺寸效應研究.pdf

1、復合材料夾芯結構主要是通過粘接劑把芯材和蒙皮粘在一起，形成夾芯板。根據夾芯結構所使用的芯材種類和形式的不同，夾層板可分為：泡沫夾芯結構，蜂窩夾芯結構，梯形板夾芯結構。本文主要研究泡沫夾芯結構。復合材料夾芯結構經常會出現芯/面脫粘，在承載過程中，脫粘部分就會發(fā)生擴展，引起復合材料夾芯板的強度和剛度的降低，甚至會導致面板的破壞。隨著復合材料層板在航空航天和其它工程領域的廣泛應用，研究帶脫層損傷的復合材料夾芯板的力學性能就變得非常重要了。目前

2、對于夾芯結構的損傷國內外研究的內容比較多的集中在沖擊損傷和脫膠缺陷損傷等方面。 本文主要研究的內容是預測含脫層缺陷的夾芯板在分別承受面內壓力載荷和純彎曲載荷的情況下的力學行為及脫層區(qū)域的擴展情況。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壓力和純彎曲載荷的作用下的力學行為和脫層區(qū)擴展情況進行了模擬。本文重點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)下裂紋擴展的規(guī)律。 本文首先對Solid45與Solid9

3、5兩種不同單元進行了的比較，利用兩種單元計算的結果同實驗數據比較，得出Solid95單元更有優(yōu)勢；對于承受面內壓力的含橢圓脫層的夾芯板，本文根據已有的結論，做了更加詳細的研究。不論短軸或長軸的長度為定值時，都存在一個區(qū)間，在此區(qū)間中脫層部位首先擴展的位置發(fā)生了改變，由短軸頂點處改變至長軸頂點處，這是一個逐漸的變化，并沒有出現很大的激變；隨著長短軸長度的不同，這個區(qū)間也在變化。本文重點研究了純彎曲狀態(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展的影響進行了細致的分析。當脫層區(qū)直徑小于40mm，脫層區(qū)并未開始擴展，結構已經破壞，隨著脫層區(qū)直徑的逐漸增大，夾芯板的脫層臨界擴展載荷在逐漸減小，脫層區(qū)的直徑越大，則夾芯板的脫層臨界擴展載荷越小，夾芯板就會越容易被破壞；同時分析得出了蒙皮和夾芯的彈性模量之比與脫層臨界擴展載荷成反比；比較膠層強度的大小對脫層臨界擴展載荷的影響，發(fā)現膠層強度對夾芯板脫粘開裂的影響不大。 本文在