屈曲模態(tài)對含缺陷復材加筋板后屈曲的影響

徐榮章 關志東 劉 璐

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京100191)

張 楠

(中航工業(yè)第一飛機設計研究院，西安710089)

近年來，纖維增強復合材料加筋結構被廣泛運用到飛機結構設計中［1］.加筋結構的主要破壞模式是喪失穩(wěn)定性，Ovesy等人使用有限條素法對加筋結構穩(wěn)定性進行了研究［2］，Stamatelos等人特別研究了加筋結構的局部失穩(wěn)問題［3］，復合材料加筋板在局部失穩(wěn)后仍具有較強承載能力，即后屈曲承載［4-5］.研究表明，充分利用復合材料加筋板后屈曲承載能力可以大幅提高結構承載效率［6］.在復材加筋板的加工制造以及使用維護中難免會引入初始缺陷，研究初始缺陷對加筋板屈曲及后屈曲特性的影響已成為國內外學者關注的重點［7］.Falzon 和 Orifici等人［8-9］對節(jié)線與反節(jié)線上彎矩和扭矩引起的復合材料加筋板脫粘問題進行了深入研究，探討了筋條與蒙皮間界面上的傳載機理.Lanzi和Oh等人［10-11］利用內聚力單元及虛擬裂紋閉合技術(VCCT，Virtual Crack Closure Technology)有效模擬了加筋板的脫粘過程.

某些結構類型加筋板在受到軸向壓縮時，由于加筋板一階和二階屈曲載荷十分接近，因此失穩(wěn)模態(tài)存在不確定性.而不同失穩(wěn)模態(tài)對預置缺陷起始擴展及擴展過程有明顯不同的影響，這將直接影響結構的后屈曲承載能力.由于試驗的復雜性，目前國內外對這一問題的研究相對較少.

本文利用試驗與數值模擬手段，對不同屈曲模態(tài)下預置缺陷的擴展特性進行詳細研究，進而探討不同缺陷擴……