复合材料蜂窝夹芯结构单面贴补弯曲性能的分析模型与试验研究

复合材料蜂窝夹芯结构作为一种轻质结构已经被广泛应用于飞机舵面及各类整流罩等部件,而弯曲性能可以综合表征其力学性能。基于此,对复合材料蜂窝夹芯板单面贴补试件进行了试验研究及数值分析。首先对单面贴补试件进行了三点弯曲试验,得出结构的破坏载荷及强度恢复值,并分析了芯层压溃以及补片脱胶两种破坏模式及其机理。数值分析中,结合Hill准则、Hashin Fabric准则以及粘聚单元技术,以二次应力准则和能量释放率准则作为失效判据,建立了基于梯形本构关系的修补结构三维有限元分析模型。对蜂窝夹芯板单面贴补结构的弯曲强度及破坏机理进行计算与分析,计算结果表明,基于梯形本构关系的胶层模型可以较好地模拟实际脱胶情况,与试验结果能够较好吻合,验证了分析模型的正确性。最后,分析了补片直径以及补片厚度对修补效果的影响,结果表明,随着补片直径与厚度的增加,修补结构承载能力呈现先增加后减小的趋势。

碳纤维/双马来酰亚胺复合材料修复性能

为了得到碳纤维/双马来酰亚胺复合材料最佳修复效果,采用碳纤维/环氧复合材料和环氧胶膜作为修复材料,对带Φ15 mm和Φ5 mm预制孔碳纤维/双马来酰亚胺复合材料进行单面贴补、双面贴补和单面阶梯挖补修复。研究了补片长度、厚度和铺层顺序对修复效果的影响,并结合修复试样的拉伸断裂模式,优化了修复参数。结果表明:补片边缘母板中存在的应力集中和厚度方向拉伸应力是导致母板断裂的关键原因;双面贴补修复试样拉伸强度能恢复到完好试样的90%以上,单面贴补和阶梯挖补修复试样拉伸强度能恢复到完好试样的80%以上。

基于Python的Abaqus二次开发在层压板修理模拟中的应用

为加快复合材料层压板单面贴补参数设计的效率,利用基于Python的Abaqus二次开发技术,开发针对复合材料层压板单面贴补修理的快速建模及后处理程序.结果表明,程序能够通过输入单面贴补设计参数便捷地创建模型,并且计算结束后能通过快速后处理程序自动提取所需的数据和信息.该程序能够针对单面贴补修理母板的长度、宽度、单层厚度、层数和铺层顺序,补片的层数、直径和铺层顺序,以及复合材料单向预浸料和胶膜的性能等参数进行设计分析.用该程序计算得到的易破坏位置和破坏模式与试验结果的误差小于10%,证明该程序可行.