蜂窝夹层拉脱论文

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1、蜂窝夹层埋件结构拉脱破坏机理分析法洋洋，陈秀华，汪海(上海交通大学航空航天学院，上海2(X)240)摘要:蜂窝夹层结构埋件是航空航天结构设计小广泛使用的连接部件，是蜂窝结构板与仪器以及蜂窝结构板之间连接时的主要受力部件。本文针対飞机方向舵后缘衬套拉脱实验，提出了建立蜂窝夹层埋件结构冇限元模型的新方法，利川数值模拟方法与实验结果进行了对比,验证了这种建模方法的正确性，并对复合材料层合板蜂窝夹层结构在拉脱载荷作用卜•的破坏机理进行了研究。关键词：蜂窝；埋件；数值模拟；破坏机理Thefailureanalysisofhoneycombsandwichwith

2、inserts一numericalsimulationandexperimentFAYangyang,CHENXiu-hua,WANGHai(SchoolofAeronauticsandAstronauticsSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY)Abstract：TheinsertsofhoneycombsandwichisakindofjointpartswhicharewidelyusedinAerospacestructures.ltisthemainloadbearingpartbetweenHoneycombpanelsan

3、dtheinstruments.TheArticleproposeanewmethodtosimulatethehoneycombsandwichwithinserts,thenusethepull-outexperimenttoprovethatthemethodiscorrect.Thenwealsodiscussthefracturemechanismofthehoneycombsandwichwithapull-outforce.Keywords:honeycomb；insert;numericalsimulationifailuremecha

4、nism引言夹层结构一般山上而板、下而板、芯材、粘接层组成，夹层结构传递载荷的方式类似于工字梁⑴。为使夹层结构的各要素能协同承载，面板与芯材Z间的粘接层需要能传递载荷,至少具有和芯材一样的强度。夹芯的主要作用是承担横向剪切，把两层面板隔开一段距离,捉高整体刚度。蜂窝夹芯由于结构稀疏、密度低而广泛使川于比强度要求较高的航空航天结构中⑵。埋件是可拆卸的固定装置的一部分，是在夹层结构的基础上内置一个埋件(做连接用)构成。埋件结构是航空航天结构设计屮使用广泛的连接部件，是蜂窝结构板与仪器连接时的主要受力部件⑶。拉脱强度是被机械紧固件连接在一起的结构抵抗拉坏的能

5、力。拉脱强度是飞机结构连接设计和强度校核的重要参数。由丁前对埋件结构的破坏机理尚不明确，拉脱强度一般通过试验获得⑷。对于复合材料做面板的蜂窝夹层结构的失效问题，需耍兼顾考虑复合材料的破坏和蜂窝夹层的破坏。蜂窝夹芯结构的损伤包括层压板损伤，蜂窝芯子损伤和板芯脱胶损伤。目前对蜂窝的损伤研究主要集屮在冲击损伤和脱胶等缺陷方面。在以往文献屮有许多针对蜂肉夹层和结构脱胶损伤的论述。李跃宇•邹振民.樊蔚勋等人通过四点弯曲研究了含脱胶的蜂窝夹芯板在纯弯曲载荷下的局部屈曲，证叨了在较厚的蜂窝夹层中存在屈曲破坏⑸。吴涤等人把蜂窝芯子处理成弹簧元⑹，山弹费元连接上下而板的

6、板单元。程小全则将夹芯看作而板的过度层，夹芯板看做整个层合板的特例，对夹心板冲击损伤后的拉伸、压缩、弯曲等性能进行了研究⑺。AveryJL.Sankar等人通过试验及有限元分析研究了伴随面板脱胶的夹芯板的压缩特性，认为蜂窝的失效是压缩导致的屈曲破坏⑻。侯向阳认为蜂窝芯了高度很高，厚度很小，发生的失效是在剪切力作用下未达到屈服强度极限的褶皴，而随着加载力的加大，蜂窝夹心受力情况变化，由起初的剪切力变为了蜂駕夹芯对角线的拉力，因此最终破坏形式是蜂肉夹心的受拉破坏⑶。李秋龙等人主要从能量角度分析了板芯脱胶问题〔9如。P.BUNYAWANICHAKUL等人则通

7、过试验，验证了蜂窝夹层利灌封胶处的剪切破坏是埋件结构破坏的主耍形式（⑴。在建模方法上考虑，刘勇等研究人员将胶层按照二维各向同性板考虑，并将胶层与复合材料面板一起构成层压板单元，层压板去成4节点等参元，蜂'禽取为三维各向异性八节点六面体单元卩役但是，胶层不同于层合板，其强度远小于层合板，且具有粘结两层的性能，因此，这种建模方法可能会产生一定的误差。对于面板的破坏形式，沃西源等人认为面板的主要功能是提供要求的轴向弯Illi和面内剪切刚度，而板的破坏形式主要是皱曲和失稳1131oTravisA.Bogetti等人根据单层失效理论的增量法，对各单层的非线性本构

8、关系叠加，预测整体的失效响应，进而建立层合板失效准则。根据14种层合板的失效响应及失效预测进行