复合材料加筋板长桁终止端的研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonStiffenerRunoutinStiffenedCompositePanelsAThesisinFlightVehicleDesignbyZhouKaihuaAdvisedbyProf.ChenPuhuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2

2、012承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要由于设计要求或设计限制条件，壁板的长桁常常在翼肋或机身框附近、机翼的前后梁附近、机翼与机身的开口附近、机翼的油箱附近

3、等部位终止。在面内载荷作用下，截面形状突变和传载路径偏移在端头处会产生应力集中，极易引起缘条/蒙皮界面脱胶分层。对三种构型的长桁终止端典型件在单向拉、压载荷下的破坏机理进行了试验研究。随后引入了内聚单元以模拟界面，形成了一种能有效确定长桁终止端初始断裂的快速评估方法，发现拉伸时的开裂破坏是面外剥离应力与纵法向剪应力的共同作用所致，而压缩时的开裂破坏主要是纵法向剪应力所致。为缓和端头的应力集中或者改变结构失效机理以提高起裂载荷，研究了一些长桁末端主要设计方法和长桁端头距翼肋等相邻元件的距离。关键词：复合材料，长桁终止端，内聚单元，脱胶分层，失效机理I复合材料加筋板长桁终止端研究

4、ABSTRACTInanaircraftstructure,itisoftennecessarytorunout(terminate)someofthestiffenerstosatisfydetaileddesignrequirements.Dependingonthestructuraldesign,stiffenersforawingstructuremayterminateatachord-wisesplice,attheforwardorrearspar,atarib,oratastructuraldiscontinuitysuchasanaccesshole.Bu

5、tanabruptstiffenerterminationcancausehighlylocalizedbendinggradientsduetostiffnessdiscontinuitiesandload-pathcentricities.Inthispaper,experimenttestsrelatingtothreedifferentstiffenerrunoutspecimensarepresentedandthefailuremodesofthesespecimensarediscussedindetail.Thenarobustandefficientmeth

6、odforquickevaluationofstringerrunoutcriticalfailuremodeandfailureloadispresented.Firsttheinterfaceelementbasedoncohesivezonemodel(CZM)isintroduced,anddetailedfiniteelementmodelsofthethreespecimensaredeveloped,anditisshouwnhowsuchmodelscanpredictandexplainthefailuremodeandbehaviorofstiffener

7、runout.Intension,thefailurewasdeducedbypeelstressandlognitudinal-normalshearstress.Incompression,thefailurewasdeducedbylognitudinal-normalshearstressonly.Severaldesignsolutionsandtheeffectsofterminatingthestringeratdifferentlocationsalongthespanhavebeenr