異質(zhì)性透明材料疊層結(jié)構(gòu)服役行為的一體化研究.pdf

1、近年來隨著航空技術(shù)的高速發(fā)展，先進(jìn)復(fù)合材料在航空結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越多，飛機(jī)風(fēng)擋就是一種高強(qiáng)度的復(fù)合材料。風(fēng)擋材料是一種層合玻璃，它是由較大彈性模量的透明材料和較小剪切模量的軟膠層層合而成，并且各層材料之間熱膨脹系數(shù)也有很大的差異。由于飛機(jī)飛行環(huán)境和飛行狀態(tài)等因素影響，飛機(jī)風(fēng)擋會有比較大的溫度變化，使風(fēng)擋層間產(chǎn)生剪切損傷；受到飛鳥沖擊等荷載作用。因此層間變形協(xié)調(diào)性、沖擊性能、以及結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的研究就具有重要的意義。 本項研究就

2、是針對異質(zhì)性疊層結(jié)構(gòu)飛機(jī)風(fēng)擋在服役工況下的外界條件，以單種材料的基本性能為基礎(chǔ)，通過計算機(jī)模擬的方式預(yù)測飛機(jī)風(fēng)擋整體結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合面上的一些基本性能和它在服役工況下的性能。具體內(nèi)容如下： 以測試彈性模量、剪切模量、熱膨脹系數(shù)的物理試驗為基礎(chǔ)，利用有限元軟件ABAQUS實現(xiàn)其試驗過程的模擬分析，通過程序設(shè)計實現(xiàn)了對飛機(jī)風(fēng)擋的彈性模量、剪切模型和熱膨脹系數(shù)的預(yù)測。 根據(jù)服役工況，對疊層結(jié)構(gòu)飛機(jī)風(fēng)擋在計算機(jī)上進(jìn)行熱力耦合分

3、析，預(yù)測出了它在服役工況下最容易發(fā)生損傷和破壞的位置，以此表征飛機(jī)風(fēng)擋剪切行為的變形協(xié)調(diào)性。參考拉伸試驗，在拉伸荷載作用下，實現(xiàn)了對飛機(jī)風(fēng)擋在發(fā)生斷裂前，層間結(jié)合面上應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)對應(yīng)關(guān)系的預(yù)測。 利用臨界失效能量判據(jù)，針對風(fēng)擋在法向荷載作用工況下，通過模擬分析和程序設(shè)計，計算得到不同跨度和厚度的層合結(jié)構(gòu)，各層的最大吸能量和層合板對應(yīng)的強(qiáng)度。分析臨界失效狀態(tài)下不同跨度和厚度臨界失效集中力、臨界失效位移、最大吸能量和板的強(qiáng)度的對應(yīng)