含初始分層缺陷復(fù)合材料加筋壁板承載性能分析.pdf

1、復(fù)合材料加筋壁板不但保持著層合結(jié)構(gòu)的各種優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)筋的引入還有效提高了結(jié)構(gòu)的屈曲承載能力，故已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)翼、尾翼等主承力構(gòu)件。然而，初始分層缺陷是復(fù)合材料加筋壁板制造成型過(guò)程中不可避免的問(wèn)題；分層的存在會(huì)顯著削弱結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，進(jìn)而嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)承載效率和使用可靠性。因此，如何準(zhǔn)確評(píng)估含初始分層缺陷復(fù)合材料加筋壁板的承載性能具有重要的科學(xué)和工程價(jià)值。
　　本文基于損傷力學(xué)、斷裂力學(xué)和非線性穩(wěn)定性理論系統(tǒng)地建立了描述復(fù)

2、合材料分層加筋壁板漸進(jìn)壓潰過(guò)程的漸進(jìn)失效數(shù)值分析模型。該模型的材料性能退化子模型經(jīng)由Hashin準(zhǔn)則綜合考慮了復(fù)合材料單層的纖維失效、基體失效和纖維-基體剪切失效三種典型的面內(nèi)損傷模式，并通過(guò)編寫(xiě)用戶自定義材料子程序VUMAT實(shí)現(xiàn)了面內(nèi)失效類型的判斷和相應(yīng)材料性能的折減；采用虛裂紋閉合技術(shù)（VCCT）計(jì)算層間裂紋前緣的應(yīng)變能釋放率，并結(jié)合B-K混合模式裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則控制分層的起裂，進(jìn)而構(gòu)建出捕捉層間缺陷演化路徑的分層擴(kuò)展子模型；應(yīng)用顯式動(dòng)

3、力學(xué)分析方法準(zhǔn)靜態(tài)求解復(fù)合材料分層加筋壁板的屈曲、后屈曲直至最終壓潰的過(guò)程。該模型對(duì)算例的預(yù)報(bào)結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)、數(shù)值結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了其合理性和有效性。本文利用該模型重點(diǎn)研究了分層面積、位置等分層參數(shù)及壁板和筋條鋪層角度、剛度比等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)復(fù)合材料單加筋分層壁板承載性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：典型臨界載荷與分層面積之間的關(guān)系不隨分層位置的變化而變化；節(jié)點(diǎn)線與反節(jié)點(diǎn)線位置的變形、受力情況差異以及失穩(wěn)波形的軸向移動(dòng)效應(yīng)是短分層沿軸向連續(xù)變