斜膠接CFRP的沖擊損傷容限研究

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]。……