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斜膠接CFRP的沖擊損傷容限研究

2015-04-24 07:39:00菊池正紀
固體火箭技術 2015年6期
關鍵詞:復合材料結構模型

劉 斌,徐 緋,菊池正紀,謝 偉

(1.西北工業大學 航空學院,西安 710072;2.東京理科大學 機械工學科,野田278-8510,日本)

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斜膠接CFRP的沖擊損傷容限研究

劉 斌1,徐 緋1,菊池正紀2,謝 偉1

(1.西北工業大學 航空學院,西安 710072;2.東京理科大學 機械工學科,野田278-8510,日本)

首先,提出了復合材料膠接修補結構與膠接裝配結構的沖擊損傷容限問題,指出該類結構沖擊后拉伸承載能力需要關注。然后,選用基于中心差分法的顯式有限元和基于D-B模型的內聚力單元法,以二次名義應力準則為膠層損傷起始準則,并采用混合型冪準則形式的能量釋放率準則作為膠層破壞準則。對無損斜膠接CFRP的拉伸基準進行了確定,指出破壞位置、破壞形式和破壞載荷。另外,選取5個典型位置進行損傷容限敏感性的位置研究。在敏感性最高的位置,用不同能量級別的沖擊進行膠層損傷分析,并將沖擊損傷引入拉伸模型,進行沖擊后剩余承載能力規律研究。

膠接;CFRP;內聚力;沖擊損傷;沖擊后拉伸;損傷容限

0 引言

纖維增強復合材料(FRP)結構的膠接設計(接頭或修補結構等)一般考慮靜強度、剛度等基本的結構完整性要求[1],但未考慮其二次損傷[2]。確切地說,二次損傷應是針對修補結構而言,對于膠接接頭稱之為損傷即可。對于暴露于飛機表面或檢修可觸空間的復合材料層合結構(層合板或層合板夾芯結構),低能量沖擊損傷對結構的完整性影響很大,如冰雹和沙石沖擊、工具跌落等。而受到外來沖擊產生的脫膠、分層等損傷,尤其使沖擊后壓縮承載能力(CAI)降低最為明顯[2]。……

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