复合材料加筋板长桁终止端设计与分析

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1、第４５卷第３期南京航空航天大学学报Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．３２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆ＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＪｕｎ．２０１３复合材料加筋板长桁终止端设计与分析刘婷１２３４周凯华阴悦陈普会（１．上海飞机设计研究院结构设计部，上海，２００２３２；２．上海飞机设计研究院适航中心，上海，２００２３２；３．南京航空航天大学金城学院，南京，２１１１５６；４．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，２１００１６）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、机翼的前后梁附近及机翼与机身的开口附近、机翼的油箱附近等部位终止。在面

2、内载荷作用下，截面形状突变和传载路径偏移都会造成端头处的应力集中，极易引起缘条／蒙皮界面的脱胶。为了延缓长桁末端的缘条／蒙皮界面的起裂，提高长桁终止端结构的失效载荷，采用经试验验证的数值方法，对长桁末端腹板斜削设计及长桁末端蒙皮增厚设计进行了研究。结果表明，蒙皮增厚设计可以明显提高结构的起裂载荷。关键词：复合材料；加筋板；长桁终止端；斜削设计；增厚设计中图分类号：Ｖ２１４．８文献标志码：Ａ文章编号：１００５－２６１５（２０１３）０３－０３５３－０７ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬａｍｉｎａｔｅｄＳｔｉｆｆｅｎｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＰａｎｅｌｓｗｉｔｈＳｔｒｉｎｇｅｒＴｅｒｍｉｎａｔｉｏ

3、ｎｓ１，ＺｈｏｕＫａｉｈｕａ２，ＹｉｎＹｕｅ３，ＣｈｅｎＰｕｈｕｉ４ＬｉｕＴｉｎｇ（１．ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳｈａｎｇｈａｉＡｉｒｃｒａｆｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２３２，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｉｒｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓＣｅｎｔｅｒ，ＳｈａｎｇｈａｉＡｉｒｃｒａｆｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２３２，Ｃｈｉｎａ；３．ＪｉｎｃｈｅｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１１１５６，Ｃ

4、ｈｉｎａ；４．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎａｎａｉｒｃｒａｆｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｔｅｎｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｒｕｎｏｕｔｓｏｍｅｏｆｔｈｅｓｔｉｆｆｅｎｅｒｓｔｏｓａｔｉｓｆｙｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ，ｓｔｉｆｆｅｎｅｒｓｆｏｒａｗｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｙｔｅｒｍｉｎａｔｅａｔａｃｈｏｒｄ－ｗｉｓｅｓｐｌ

5、ｉｃｅ，ａｔｔｈｅｆｏｒｗａｒｄｏｒｒｅａｒｓｐａｒ，ａｔａｒｉｂ，ｏｒａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｓｕｃｈａｓａｎａｃ－ｃｅｓｓｈｏｌｅ．Ｕｎｄｅｒｉｎ－ｐｌａｎｅｌｏａｄｓ，ｓｋｉｎ／ｓｔｒｉｎｇｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓａｔｒｕｎ－ｏｕｔｔｉｐｓａｒｅｖｕｌｎｅｒａｂｌｅａｒｅａｓｄｕｅｔｏｓｔｉｆｆ－ｎｅｓｓｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓａｎｄｌｏａｄ－ｐａｔｈｃｅｎｔｒｉｃｉｔｉｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｏｓｔｐｏｎｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｉｎ－ｃｒｅａｓｅｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｌｏａｄ，ｓｔｉｆｆｅｎｅｒｗｅｂｓａｒｅｔａｐ

6、ｅｒｅｄｎｅａｒｔｈｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｋｉｎｓｌｙｉｎｇｂｅｌｏｗｔｈｅｒｕｎ－ｏｕｔｔｉｐａｒｅｔｈｉｃｋｅｎｅｄｌｏｃａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｙｅｘａｍｉｎｉｎｇｔｈｅｓｅｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｄｅｓｉｇｎｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄｓｔｉｆｆｅｎｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｎｅｌｓｗｉｔｈｓｔｒｉｎｇｅｒｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｅｓｅｎ－ｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｌｏｃａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｓｋｉｎｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈ

7、ｅｉｎｉｔｉａｌｄｉｓｂｏｎｄｌｏａｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐａｎｅｌｓ；ｓｔｒｉｎｇｅｒｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ；ｔａｐｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎ；ｔｈｉｃｋｅｎｅｄｄｅｓｉｇｎ［５］长桁终止端结构由于截面形状突变和传载路件（Ｔ－Ａ）、Ｂ型拉伸件（Ｔ－Ｂ）和压缩件（Ｃ）。Ｔ－Ａ径偏移，极易在面内载荷作用时引起端头处的应力和Ｃ试件靠近终止端一侧蒙皮壁板为加载端，另［１