含切口复合材料加筋板的压缩剩余强度研究

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1、第28卷第8期Vol.28No.8工程力学2011年8月Aug.2011ENGINEERINGMECHANICS133文章编号：1000-4750(2011)08-0133-05含切口复合材料加筋板的压缩剩余强度研究1*121李航，矫桂琼，赵龙，王波(1.西北工业大学工程力学系，西安710129；2.北京航空制造工程研究所，北京100024)摘要：通过对含穿透切口的复合材料加筋板轴向压缩试验以及有限元渐进损伤模拟分析，研究了加筋板离散源损伤的扩展模式与破坏特征。结果表明，切口前端出现了非常明显的应变集中且最先发生破坏，

2、沿切口方向未切断筋条的屈曲和壁板边缘的突然压溃导致了加筋板的最终破坏。基于最大应变判据和Hashin判据的三维有限元渐进损伤模拟有效的表达了含切口复合材料加筋板的损伤扩展，计算结果与试验吻合较好。关键词：复合材料；加筋板；切口；压缩；剩余强度中图分类号：TB332文献标志码：APROGRESSIVEFAILUREANALYSISOFSTIFFENEDCOMPOSITEPLATEWITHNOTCH1*121LIHang,JIAOGui-qiong,ZHAOLong,WANGBo(1.DepartmentofEnginee

3、ringMechanics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710129,China;2.BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute,Beijing100024,China)Abstract:Themechanicalresponsesofstiffenedcompositeplateswithanotchundercompressionwereinvestigatedbyexperimenta

4、ndFEAmethodwithaprogressivefailureprocedure.Thedamagepropagationandfailurepropertyofastiffenedpanelreinforcedbystitchwithdiscrete-sourcehadbeenstudied.Theresultsindicatedthatatthetipofthenotchtherewashighstressconcentrationanddamageoccurredfirstly.Thebucklingand

5、collapseoftheintactribsinthedirectionofthenotchandtheedgesofplateresultedinultimatefailureofthestiffenedplate.TheFEAmethodwithprogressivefailureprocedurebasedonMaximumStrainCriterionandHashinCriterionsimulatedthenotchedstiffenedcompositepanels’damageevolutioneff

6、ectively.Theanalyticalresultswereingoodagreementwiththeexperimentaldata.Keywords:composite;stiffenedplate;notch;compression;residualstrength[2]复合材料加筋板结构是近代飞机和复合材料速技术(AST)计划”，在研究大型飞机的复合材料航天器结构中最基本的结构形式之一，不仅保持复机身和机翼的设计和验证实验中，增加了对离散源合材料层合结构所具有的比强度高和比刚度高等损伤的严重性分析和验证

7、实验研究。WangJohn[3―4]优点，加强筋的引入又极大地提高了结构的承载T等人研究了含有切口的五筋条复合材料层压能力。板在拉伸载荷作用下的损伤扩展情况，他们还利用[5]复合材料离散源损伤是指高能量冲击损伤，美了R曲线法研究了含离散源损伤的飞机机身剩余[6]国1988年启动1997年完成的“先进的复合材料技强度。DavidMMcGowan等利用立体成像技术研[1]术(ACT)计划”以及1997年启动的“先进的亚音究了含切口复合材料加筋板在压缩载荷下的响应。———————————————收稿日期：2009-12-24

8、；修改日期：2010-04-09作者简介：李航(1986―)，男，湖南人，博士生，主要从事复合材料力学研究(E-mail:lihangnpu@126.com)；*矫桂琼(1945―)，男，上海人，教授，硕士，主要从事复合材料力学研究(E-mail:jiaogq@nwpu.edu.cn)；赵龙(1967―)，男，辽宁人，研究员，学士