复合材料帽型筋条脱粘的失效机理分析.pdf

1、复合材料加筋结构由于其良好的后屈曲承载能力,被广泛应用于航空结构当中。大量的实验发现,加筋结构在承受后屈曲载荷时,失效主要发生在筋条与蒙皮的胶接界面。这是由于蒙皮屈曲后,载荷传递给筋条,使得翼缘承受面外弯曲载荷,极易引起缘条与蒙皮的脱粘。为确保结构安全可靠,有必要对加筋壁板结构界面损伤以及破坏机理进行分析,为此,需要一种能准确预测损伤起始以及扩展的有效方法。
　　本文通过四点弯曲试验模拟加筋结构受弯曲载荷时的蒙皮/筋条界面性能,利

2、用受关心区域部分点的实时应变结果以及用非接触测量方法获得的全场应变结果分析了帽型加筋结构的失效过程,应变变化趋势与载荷变化趋势基本一致,可以很好地反映加筋结构受四点弯曲载荷作用下筋条与蒙皮的脱粘过程。同时根据无损检测结果及扫描电镜(SEM)结果分析了加筋结构受四点弯曲载荷下的失效机理。分析发现,损伤首先发生在筋条与蒙皮的胶接界面,表现为筋条与蒙皮的脱粘分层;应变变化趋势与载荷变化趋势基本一致,可以很好地反映加筋结构受四点弯曲载荷作用下筋

3、条与蒙皮的脱粘过程。
　　本文还基于ABAQUS建立了复合材料帽型加筋结构渐进损伤模型,分别考虑结构受四点弯曲载荷作用下筋条与蒙皮的界面损伤以及蒙皮层间分层损伤,并结合相应的失效判据以及材料性能退化方案,有效地预测了结构损伤;采用VCCT计算了胶接界面脱粘起始的应变能释放率分布,从断裂模式的角度分析了界面脱粘。数值结果与实验结果吻合较好,表明了分析方法的合理性与有效性。
　　基于经试验验证的数值分析方法,本文分析了不同的细节