含界面脫粘蜂窩夾芯結構的屈曲和損傷擴展數(shù)值研究.pdf

1、蜂窩夾芯結構是由兩層高剛度、高強度的面板和中間低密度的蜂窩芯子組成的,由于它具有輕質、高比強度和高比模量等優(yōu)點,被越來越多的應用于工程領域。夾芯結構在制造、運輸、裝配以及修理過程中會產生大量的面芯脫粘損傷。在壓縮載荷作用下,由于脫粘損傷的存在,降低了夾芯結構的強度和承載能力。脫粘擴展導致結構過早地破壞,嚴重影響其力學性能。
　　本文采用有限元方法研究了含面芯脫粘缺陷的蜂窩夾芯板受面內壓縮載荷作用時,蜂窩板的局部屈曲行為及脫粘損傷擴

2、展情況。建立了夾芯板的有限元模型,采用內聚力單元模擬面芯之間的膠層,不需要裂紋初始位置和生長方向的信息便可以同時預測脫粘的起始和擴展。
　　首先依次討論了界面屬性、面板鋪層順序、面板和芯子厚度以及蜂窩尺寸對夾芯板臨界屈曲載荷、剩余壓縮強度以及脫粘擴展規(guī)律的影響。結果表明:面板鋪層順序及面板厚度對含面芯脫粘夾芯板剩余壓縮強度有顯著的影響,且脫粘損傷擴展方向也與面板鋪層順序密切相關。其次,研究了脫粘形狀及尺寸對夾芯板失效形式、屈曲臨界

3、載荷以及剩余壓縮強度的影響,總結了損傷擴展的規(guī)律。對于貫通型脫粘缺陷,夾芯板的壓縮性能隨著脫粘長度的增大而降低。對于中央圓形脫粘,當直徑小于15mm時,結構發(fā)生整體屈曲,脫粘并不擴展。直徑大于15mm時,發(fā)生局部屈曲,進而引發(fā)脫粘擴展直至結構失效。并且脫粘主要沿著與載荷垂直的方向擴展。臨界屈曲載荷、最大承載載荷以及強度保持率隨著脫粘直徑的增大迅速減小。此外,考察了工程實際中容易出現(xiàn)的橢圓形脫粘,分析了脫粘大小及橢圓方向對結構壓縮性能及脫