复合材料泡沫夹芯板胶接修理的压缩性能

发布时间：2021-02-16 23:20

　　针对复合材料泡沫夹芯结构在维修结构性能研究方面的缺失,在完成了复合材料泡沫夹芯板的维修与压缩性能测试之后,建立了结构有限元分析模型,结合夹芯结构的稳定性理论解析模型,并对复合材料泡沫夹芯结构的胶接修理压缩性能进行验证。结果表明:通过试验结果简化了有限元分析模型中的胶层设置;应用复合材料夹芯结构的稳定性理论解析模型,能够快速获得复合材料夹芯维修结构的侧压极限载荷上限值;复合材料泡沫夹芯修理结构的主要侧压破坏模式为面板一阶与二阶屈曲失效,该结果说明复合材料泡沫夹芯修补结构的有限元模型与解析稳定性理论模型的计算精度较高,具有较强的工程实用性。 

【文章来源】：宇航材料工艺. 2020,50(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

维修结构面板破损位置图

在ANSYS WORKBENCH中建立结构的完整有限元分析模型，复合材料面采用单层实体建模，泡沫夹芯结构应用实体单元模拟，建模完成的修理结构有限元网格模型如图6所示，采用SOLID186六面体单元，划分网格78 840个，共有344 083个节点。由于试验中试件破坏部位主要以面板屈曲与芯体变形为主，通过面板上下表面的应变数据与破坏模式显示，修补面母体与补片之间的胶层未出现明显脱胶失效，因此，在有限元分析模型中胶层结构采用零厚度的接触分析，应用了线性bonded接触分析进行模拟，不考虑胶层失效，重点关注面板与泡沫芯体的失效情况。

有限元模型计算得到复合材料夹芯维修结构的前四阶特征值与形态如图7所示。由特征值计算可知一阶与二阶、三阶、四阶的临界失稳载荷分别相差9.28%、14.55%、14.86%。结合试验中出现的两种屈曲形态（图8）分析，得到结论如下：在试件中部失稳的形态与有限元模拟的一阶模态相似，在受压过程中，试件中部向修补面发生弯曲，未修补面出现较大变形后出现破坏。在试件端部1/4处失稳的形态与有限元模拟的二阶模态类似，最大变形位置出现在两端1/4处，未修补面出现较大变形发生破坏。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]复合材料蜂窝夹芯板结构损伤及其修理后仿真分析[D]. 华洲.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3037076