复合材料加筋板长桁终止端设计与分析

由于设计要求或设计限制条件,壁板的长桁常常在翼肋或机身框附近、机翼的前后梁附近及机翼与机身的开口附近、机翼的油箱附近等部位终止。在面内载荷作用下,截面形状突变和传载路径偏移都会造成端头处的应力集中,极易引起缘条/蒙皮界面的脱胶。为了延缓长桁末端的缘条/蒙皮界面的起裂,提高长桁终止端结构的失效载荷,采用经试验验证的数值方法,对长桁末端腹板斜削设计及长桁末端蒙皮增厚设计进行了研究。结果表明,蒙皮增厚设计可以明显提高结构的起裂载荷。

复合材料加筋壁板长桁终止端失效分析

为了研究复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏机制,基于ABAQUS有限元软件中的连续壳单元和cohesive单元建立了有限元模型,在该模型中,采用hashin准则预测面内损伤,而对于壁板与长桁缘条之间的脱胶损伤的起始与扩展,则采用cohesive单元进行模拟。采用该模型对复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏过程进行仿真,仿真结果与试验结果相比较表明,所建立的有限元分析模型能较好地模拟加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下壁板与长桁缘条间的脱胶过程,且能较好地预测该结构的承载能力与分层面积。

复合材料加筋板长桁终止端失效机制

由于设计要求或设计限制条件,壁板的长桁常常在翼肋或机身框附近、机翼的前后梁附近、机翼与机身的开口附近、机翼的油箱附近等部位终止。在面内载荷作用下,截面形状突变和传载路径偏移在端头处会产生应力集中,极易引起缘条/蒙皮界面脱胶分层。对三种构型的长桁终止端典型件在单向拉、压载荷下的破坏机制进行了试验研究与数值模拟,结果表明,拉伸时的失效是由面外剥离应力与层间剪应力的共同作用所致,而压缩时的失效主要是由层间剪应力所致。

复合材料加筋壁板长桁终止端混合连接设计分析

对缩短胶接面长度以提高起裂载荷的复合材料加筋壁板长桁终止端新型混合连接设计进行了研究。采用经试验验证的有限元方法,对长桁终止端混合连接的传载与失效机制进行分析,并研究了胶接面长度对结构起裂载荷的影响规律。研究结果表明:新型混合连接设计中紧固件提供的法向约束以及剪切载荷传递路径可显著提升终止端结构的起裂载荷,并增强终止端处界面的抑制损伤扩展能力;结构的起裂载荷随着胶接面的缩短而提高;当胶接面前缘退至连接区末排紧固件之后,可避免结构在最终破坏前发生界面失效,结构强度由蒙皮的机械连接强度决定。