夾芯結(jié)構(gòu)脫粘處開裂損傷的幾何尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)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(jù)夾芯結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，梯形板夾芯結(jié)構(gòu)。本文主要研究泡沫夾芯結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)常會出現(xiàn)芯/面脫粘，在承載過程中，脫粘部分就會發(fā)生擴展，引起復(fù)合材料夾芯板的強度和剛度的降低，甚至會導(dǎo)致面板的破壞。隨著復(fù)合材料層板在航空航天和其它工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，研究帶脫層損傷的復(fù)合材料夾芯板的力學(xué)性能就變得非常重要了。目前

2、對于夾芯結(jié)構(gòu)的損傷國內(nèi)外研究的內(nèi)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(nèi)容是預(yù)測含脫層缺陷的夾芯板在分別承受面內(nèi)壓力載荷和純彎曲載荷的情況下的力學(xué)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(nèi)壓力和純彎曲載荷的作用下的力學(xué)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(jié)果同實驗數(shù)據(jù)比較，得出Solid95單元更有優(yōu)勢；對于承受面內(nèi)壓力的含橢圓脫層的夾芯板，本文根據(jù)已有的結(jié)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(xiàn)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(xué)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(jié)構(gòu)已經(jīng)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(xiàn)膠層強度對夾芯板脫粘開裂的影響不大。 本文在