含分層損傷層合板屈曲和分層行為的研究.pdf

1、分層損傷是復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)主要的損傷形式，含分層損傷層合板在外載荷的作用下可能引發(fā)屈曲和分層擴(kuò)展，導(dǎo)致層合結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，這限制了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。對含分層損傷復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的屈曲和分層擴(kuò)展行為問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究具有十分重要的工程意義。
　　首先通過復(fù)合材料層合板制備工藝的優(yōu)化、分層缺陷定位板和封閉模具的設(shè)計(jì)制備出了符合要求的含分層損傷復(fù)合材料層合板。
　　其次，通過試驗(yàn)和有限元模

2、擬的手段對含分層損傷層合板的屈曲行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn):在對復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的屈曲和分層特性進(jìn)行研究時(shí)，采用層間特性較好的復(fù)合材料體單元，并利用無厚度的界面單元來模擬界面相的存在，可以使模擬結(jié)果和試驗(yàn)值有較好的吻合度。分層損傷尺寸越大，層合板的臨界屈曲載荷越小。還得到了含分層損傷層合板屈曲模式：隨著載荷的增加，層合板首先發(fā)生子板的變形，也即局部屈曲開始；當(dāng)載荷達(dá)到整體屈曲的臨界載荷時(shí)，主板位移顯著增加，此時(shí)層合板開始發(fā)生整體屈曲，最終導(dǎo)致

3、層合板的屈曲破壞。含不同形狀分層層合板的屈曲模式是相同的；不同形狀但面積相同分層層合板的屈曲臨界載荷值僅存在5％左右的差別。
　　通過對含分層損傷層合板分層擴(kuò)展行為的研究發(fā)現(xiàn)：分層損傷尺寸越大，層合板的分層擴(kuò)展臨界載荷越小。但分層擴(kuò)展方向不受分層尺寸的影響；分層擴(kuò)展形狀都是按照和初始分層相似的形狀進(jìn)行擴(kuò)展。分層損傷形狀對復(fù)合材料層合板分層擴(kuò)展方向沒有影響；不同形狀但面積相同分層層合板的屈曲臨界載荷值僅存在4%左右的差別，說明分層擴(kuò)

4、展臨界載荷值對分層形狀并不敏感。
　　探討了分層擴(kuò)展與屈曲模式之間的關(guān)系：在壓縮載荷下，含分層損傷層合板首先達(dá)到局部屈曲載荷發(fā)生局部屈曲，此時(shí)分層還沒有發(fā)生擴(kuò)展。分層擴(kuò)展發(fā)生在層合板整體屈曲之前，分層擴(kuò)展臨界載荷略小于整體屈曲載荷，擴(kuò)展方向?yàn)榇怪陛d荷方向。當(dāng)分層前緣擴(kuò)展至層合板邊緣時(shí)，分層擴(kuò)展速度突然加快，迅速地發(fā)生貫穿，此時(shí)層合板發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，載荷開始下降，分層沿載荷方向以很快的速度擴(kuò)展并最終導(dǎo)致層合板的屈曲破壞。
　　通