夹层结构斜削区蜂窝滑移机理及改善研究

基于蜂窝夹层结构固化原理分析和蜂窝在180℃高温下的力学性能分析,构建了蜂窝滑移受力模型,确定了影响蜂窝滑移的4个关键因素,分别为蜂窝侧向抗压能力、层间摩擦系数、蜂窝芯边缘倒角和固化压差。针对关键因素进一步分析,表明分别影响4个关键因素的子因素及其影响作用。同时提出了抑制蜂窝滑移的有效措施:1)最靠近蜂窝芯的铺层(推荐0/90°织物)延伸至零件边缘以便进行外力(防滑带、玻璃纤维等)拴系;2)工艺手段(浸胶法、胶膜法、隔膜法等稳定化方法)提高蜂窝侧向抗压能力。

复合材料壁板筋条斜削区失效分析

研究了复合材料加筋板筋条斜削区的失效过程并预测了结构的承载能力。利用非线性有限元软件ABAQU S粘接单元模拟筋条与蒙皮的脱层界面。分别使用三维体单元和连续壳单元进行数值模拟计算。采用强度与能量准则预测脱层扩展与结构的失效载荷。计算结果与实验数据比较表明,本文建立的基于粘接单元的分析模型可以很好地模拟筋条斜削区的脱层扩展过程。在此基础上,对不同斜削长度对结构承载能力的影响进行了参数分析。结果表明,增加筋条斜削区长度可以延缓脱层的起始。

复合材料蜂窝斜削区在轴压载荷下的性能分析

对复合材料蜂窝斜削区在轴压载荷下的结构受力进行了分析,同时通过引入Hashin准则和界面内聚力单元建立了有限元分析模型,并通过试验结果对分析模型进行了验证。文章的分析方法为蜂窝斜削区典型细节的设计和分析提供一定的参考,具有一定的工程意义。

蜂窝夹层边缘斜削区强度仿真分析

蜂窝夹层在航空器结构尤其是直升机结构中有着广泛的应用,其中边缘闭合是夹层结构设计的特有问题,采用斜削结构过渡并与其它结构实现连接是一种典型的形式,考虑到蜂窝夹层结构在成型中斜削区施加压力的不均匀性,在斜削区与蜂窝芯子通过膨胀胶膜胶接从而避免结构脱粘,但在高温影响下膨胀胶膜的力学性能出现降低,导致蜂窝夹层边缘斜削区位置粘接强度受到影响,从而影响到整个蜂窝夹层结构边缘的传力,利用静强度分析了在常温使用条件下斜削区膨胀胶膜完全起作用下蜂窝夹层边缘的应力分布,考虑到胶膜在120℃使用环境下管剪切性能降低的情况,利用热力耦合的方法分析了在120℃使用环境下蜂窝夹层边缘的应力情况,计算结果表明在高温状态膨胀胶膜不起作用的情况下蜂窝夹层结构边缘斜削区仍满足强度要求。

基于界面单元的蜂窝夹层结构失效分析及验证

蜂窝夹层结构斜削区传力路径复杂且易出现脱粘损伤,此处一旦发生脱粘会直接改变传力路径,进而促使结构发生整体失效。本文引入cohesive界面单元,依据二次应力准则和基于能量的B-K准则来模拟斜削区胶层的损伤扩展,分析了在压缩载荷下蜂窝夹层结构斜削区的失效模式。采用实验测试Nomex纸蜂窝铝合金面板夹层结构在压缩载荷下斜削区的破坏模式及内外面板载荷分配情况。研究结果表明:仿真实验结果具有较好的一致性,应力最大区域为夹层结构实验件的4个斜削区,斜削区尖角处的胶层最先出现损伤,裂纹沿外面板与蜂窝粘接处扩展,胶层失效导致外面板局部刚度骤减,在压缩载荷下发生屈曲失效。此外进一步分析了蜂窝夹层结构的蜂窝性能、填料性能及曲率半径对内外面板应力分布的影响,为蜂窝夹层结构优化设计提供依据。