復(fù)合材料加筋壁板結(jié)構(gòu)的承載能力研究.pdf

1、復(fù)合材料因其比強(qiáng)度高、比剛度大、可設(shè)計性好，在航空、航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)中采用了大量的復(fù)合材料層合板，如機(jī)身翼面上的肋腹板、長桁與肋之間的蒙皮等。當(dāng)其承受壓縮、剪切載荷時可能發(fā)生失穩(wěn)，甚至因此而引起破壞，造成災(zāi)難性的后果。事實上，結(jié)構(gòu)在屈曲以后并不立即破壞，仍舊具有很大的承載能力，即后屈曲強(qiáng)度。因此可以利用后屈曲強(qiáng)度以提高承載能力，需要研究加筋板的屈曲及后屈曲特性。本文重點對飛機(jī)垂尾盒段部件的復(fù)合材料加筋壁板的后屈曲承載

2、能力進(jìn)行研究。
　　 本文采用有限元法，利用ABAQUS軟件對軸壓載荷下的復(fù)合材料加筋層合板結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，計算出臨界載荷因子和屈曲模態(tài)；并用工程簡化經(jīng)驗公式對結(jié)構(gòu)的屈曲載荷進(jìn)行計算，將兩種方法的計算結(jié)果進(jìn)行比較，效果較好，證明了有限元計算的正確性。
　　 其次，考慮幾何非線性，利用ABAQUS對復(fù)合材料加筋層合板的后屈曲承載能力進(jìn)行模擬。討論位移約束、初始缺陷、筋條幾何尺寸、邊界加強(qiáng)、載荷等多種因素對屈曲、后屈曲的

3、影響。
　　 復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)和破壞過程是非常復(fù)雜的，其破壞不是整體發(fā)生，而是逐層破壞。本文對ABAQUS進(jìn)行二次開發(fā)，將基于Tsai-Wu理論的漸進(jìn)破壞模式引入到非線性有限元計算中，得出軸壓、剪切及組合作用下復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu)的后屈曲及破壞過程的平衡路徑。
　　 復(fù)合材料加筋壁板中長桁與面板間的膠接強(qiáng)度對于發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載能力、保證結(jié)構(gòu)安全十分重要。本文以二次應(yīng)力準(zhǔn)則作為開裂的初始判據(jù)，裂紋擴(kuò)展在混合模式基于能量損傷演