縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)細(xì)觀特征分析及剛度預(yù)測.pdf

1、復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)可以提高結(jié)構(gòu)抗彎剛度和結(jié)構(gòu)效率，降低制造成本，在航空領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。夾芯結(jié)構(gòu)中面板與芯材一般采用膠結(jié)連接，面板與芯子之間的界面連接強(qiáng)度較低，最典型的失效形式就是面板與芯材粘接處失效造成分層，并產(chǎn)生局部強(qiáng)度破壞，進(jìn)而影響泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而限制了其在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的進(jìn)一步應(yīng)用。 縫合可以加強(qiáng)面板與芯材間的連接，抑制分層，從而在不需大量增加重量的前提下，提高結(jié)構(gòu)面外性能。目前，此類結(jié)構(gòu)的研究主要集中在制造工

2、藝及通過試驗(yàn)進(jìn)行性能測試方面，力學(xué)模型建立和數(shù)值分析等方面的研究工作開展較少。為了擴(kuò)大縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，首先需要解決的問題就是剛度和強(qiáng)度預(yù)報。 本文從縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的細(xì)觀特征分析入手，預(yù)測該結(jié)構(gòu)的剛度?？p合層壓板細(xì)觀特征主要包含纖維彎曲角度、纖維彎曲長度、纖維彎曲區(qū)域?qū)挾?、縫線等效直徑和樹脂填充空隙五個參數(shù)。對不同縫合密度和縫合角度層壓板的細(xì)觀特征進(jìn)行測量和統(tǒng)計分析，并建立縫合層壓板五個特征參

3、數(shù)之間的關(guān)系，據(jù)此確定縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)面板的細(xì)觀特征參數(shù)，作為代表體元分析法的基礎(chǔ)假設(shè)。并建立三維有限元單胞模型分別預(yù)測縫合復(fù)合材料單向板、縫合復(fù)合材料層壓板和縫合復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的剛度性能。 本文建立的縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)細(xì)觀力學(xué)分析模型可以較真實(shí)地模擬纖維的局部彎曲和預(yù)測縫合泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的剛度。此模型適用于0°，±45°，90°鋪層的縫合單向板、縫合層壓板以及面板為0o，±45 o，90 o鋪層任意組合的縫合復(fù)合