不同筋条刚度下复材加筋板剪切稳定性分析

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1、第“卷第l期2014年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueVoI．44No．IJan．2014不同筋条刚度下复材加筋板剪切稳定性分析石楚千，曾建江，朱书华，童明波(南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京210016)摘要：在面内纯剪切载荷作用下，复合材料加筋壁板易丧失稳定性。通过试验与有限元仿真方法研究不同筋条刚度配比对复合材料加筋壁板屈曲及后屈曲行为的影响。试验中采用莫尔云纹观测法对试验件的屈曲模态进行定性观测，根据试验数据对试验件屈曲承栽能力进行评估。研究结果表明：在保持筋务横截面积不变，只改变下缘条宽度和腹板高度的情况下

2、，随着腹板高度的增加(下缘条宽度减小)，筋条相对蒙皮的惯性矩增大，屈曲载荷逐渐减小；筋条刚度对屈曲载荷影响较大，对破坏裁荷影响很小。有限元模拟结果与试验结果吻合较好。关键词：复合材料加筋板；筋条刚度；屈曲；后屈曲；剪切试验．中图分类号：V299．7文献标识码：A文章编号：1671．654x(2014)0l一0094．04AnalysisofS讪il姆onC伽阻pc瞄teS坷№nedPandsSu协佻tedtoShearLoamngunder饼仃e爬ntSU蜀陆e豁Condi廿。璐SHIChu-qi蛐，ZENGJi锄-jiang，ZHUShu—hua，TONGMing-bo(蜃研h60m幻可

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6、上使用复合材料能够显著地降低飞机结构成本和提高飞机性能。相对于传统金属材料，复合材料在航空结构上的应用，预期可以减小30％一40％的结构重量以及降低lO％一30％的成本费用⋯。复合材料薄壁结构常用在飞机的机翼、尾翼翼面以及梁腹板和机身蒙皮上，当它们受到面内压缩、剪切等载荷作用时，常见的失效模式为屈曲失稳，工程中常用增加筋条的方法增强结构稳定性。事实上，一个经过合理设计的加筋壁板的承载能力可以是该结构屈曲载荷的几倍以上。因此，为了保证结构的使用安全，对复合材料加筋板构件进行稳定性研究，合理设计下缘条宽度和腹板高度，对控制结构的失效和优化设计具有重要意义。对于复合材料加筋板稳定性问题，国内外已

7、有众多研究：D咖odar等通过试验与有限元仿真详细研究了复合材料薄壁结构承受复合载荷下的设计方法¨1，为了能够准确地预估薄壁结构的失效模式，通过ABAQuS的用户自定义场方法对承受剪切载荷作用下的复合材料加筋板进行了有限元仿真并得到了与试验一致的失效模式怛1；Luca旧“]等通过试验研究了复合材料加筋平板与曲板在轴压载荷作用下的屈曲和后屈收穑日期：2013～09一02修订日期：2013一12—01基金项目：南京航空航天大