含预填块复合材料帽型单筋板弯曲性能研究

通过有限元分析对含预填块复合材料帽型单筋板弯曲承载能力和失效机制进行了预测,并完成试验验证。首先基于有限元软件ABAQUS,建立了含预填块帽型单筋板实体模型,完成了对筋条和蒙皮复合材料铺层及粘聚区界面的模拟。同时,本文根据Hashin准则和Tsai⁃Wu准则编写了UMAT子程序,完成了对模型的有限元仿真计算,并比较了两种准则的优劣。结果表明:有限元结果中模型的承载能力、损伤机制和失效位置和试验结果吻合,载荷⁃位移曲线大致一致。达到极限载荷时,共固化成型的含预填块复合材料帽型单筋板在筋条的短切纤维块与泡沫交界处发生“压断”破坏,导致结构承载能力下降,试验和仿真均未出现筋条与蒙皮脱粘现象。并且,增加筋条铺层层数和短切纤维块长度可有效提高结构承载能力。

复合材料加筋壁板帽型筋条包覆层对界面脱粘起始的影响

复合材料加筋壁板结构广泛运用于现代飞机中,此类结构在工作状态下容易发生屈曲,大量试验表明飞机复合材料加筋薄壁结构破坏的主要原因是蒙皮与筋条间的脱粘。针对帽型单筋板内部包覆层对界面脱粘起始的影响进行了研究,对帽型筋条内部全包带捻子条、半包带捻子条、不包带捻子条的三种构型进行了试验和有限元分析。分析中蒙皮与内包层之间采用三维实体单元模拟界面胶层,采用Hashin准则作为复合材料失效判据。分析得到的破坏形式与极限载荷与试验吻合良好,证明了该方法的有效性,同时研究了内包层对凸缘蒙皮之间脱粘起始的影响和凸缘蒙皮间脱粘的历程。