含分層損傷層合板屈曲和分層行為的研究.pdf

1、分層損傷是復合材料層合板結構主要的損傷形式，含分層損傷層合板在外載荷的作用下可能引發(fā)屈曲和分層擴展，導致層合結構在遠低于設計值時發(fā)生結構破壞，這限制了復合材料結構在飛機主承力結構上的應用。對含分層損傷復合材料層合板結構的屈曲和分層擴展行為問題進行系統(tǒng)的研究具有十分重要的工程意義。
　　首先通過復合材料層合板制備工藝的優(yōu)化、分層缺陷定位板和封閉模具的設計制備出了符合要求的含分層損傷復合材料層合板。
　　其次，通過試驗和有限元模

2、擬的手段對含分層損傷層合板的屈曲行為進行了研究，發(fā)現(xiàn):在對復合材料層合結構的屈曲和分層特性進行研究時，采用層間特性較好的復合材料體單元，并利用無厚度的界面單元來模擬界面相的存在，可以使模擬結果和試驗值有較好的吻合度。分層損傷尺寸越大，層合板的臨界屈曲載荷越小。還得到了含分層損傷層合板屈曲模式：隨著載荷的增加，層合板首先發(fā)生子板的變形，也即局部屈曲開始；當載荷達到整體屈曲的臨界載荷時，主板位移顯著增加，此時層合板開始發(fā)生整體屈曲，最終導致

3、層合板的屈曲破壞。含不同形狀分層層合板的屈曲模式是相同的；不同形狀但面積相同分層層合板的屈曲臨界載荷值僅存在5％左右的差別。
　　通過對含分層損傷層合板分層擴展行為的研究發(fā)現(xiàn)：分層損傷尺寸越大，層合板的分層擴展臨界載荷越小。但分層擴展方向不受分層尺寸的影響；分層擴展形狀都是按照和初始分層相似的形狀進行擴展。分層損傷形狀對復合材料層合板分層擴展方向沒有影響；不同形狀但面積相同分層層合板的屈曲臨界載荷值僅存在4%左右的差別，說明分層擴

4、展臨界載荷值對分層形狀并不敏感。
　　探討了分層擴展與屈曲模式之間的關系：在壓縮載荷下，含分層損傷層合板首先達到局部屈曲載荷發(fā)生局部屈曲，此時分層還沒有發(fā)生擴展。分層擴展發(fā)生在層合板整體屈曲之前，分層擴展臨界載荷略小于整體屈曲載荷，擴展方向為垂直載荷方向。當分層前緣擴展至層合板邊緣時，分層擴展速度突然加快，迅速地發(fā)生貫穿，此時層合板發(fā)生失穩(wěn)擴展，載荷開始下降，分層沿載荷方向以很快的速度擴展并最終導致層合板的屈曲破壞。
　　通