复合材料整体加筋板的七点弯曲试验与数值分析

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1、第43卷第4期2011年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．43No．4Aug．2011复合材料整体加筋板的七点弯曲试验与数值分析叶强1夏翔1肖闪闪1陈普会1李新翔2柴亚南2(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．中国飞机强度研究所，西安，710065)摘要：研究了复合材料整体加筋板七点弯曲试验的失效表征同题。在有限元分析的基础上，设计了七点弯曲试件和试验夹具。在试验研究和有限元计算的基础上。对七点弯曲试验的失效机理进行了讨论分析．通过对一系

2、列七点弯曲试验模型的分析，获得了复合材料加筋板典型部住的失效包线。并给出了失效表征方法．曩后给出了指导复合材料整体加筋板结构细节设计的建议．关键词：整体加筋板，七点弯曲试验；粘接元；失效表征中图分类号：V214．8文献标识码：A文章绲号：1005—2615(2011)04一0470—05NumericalandExperimentalAnalysisOnSeVen—PointBendingTestofIntegratedCompositePanelsyeQ施咒91，X如X如行91，Xi口o5口咒s口以1，C^已nP配^越1，厶X扬z妇起92，CA口iy口砣口咒

3、2(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics．Nanjing，2l0016，China；2．AircraftStrengthResearchInstituteofChina．xi’an，7l0065，China)Abstract：Thefailurecharacterizationisstudiedfortheseven—pointbendingtestsofintegratedcompos—itepanels．Thespecimenandfixtur

4、eofseven—pointbendingtestaredesignedbasedonthefiniteelementanalysis．Furthermore，thefailuremechanismsofthespecimenarediscussedbasedonthetestresuItsandthefiniteeIementsimulations．Thefailureenvelopofthetypicalstructuraldetailsisobtainedandthemethodispresentedforthefa订urecharacterizatio

5、nofthespecimenbynumericaUysimulatingaseriesofseven—pointbendingtestmodels．FinaUy，somesuggestionsareproposedforthedetaileddesignofin—tegratedstiffenedcompositepanels．Keywords：integratedcompositepanel；seven—pointbendingtest；cohesiVeelement；failurecharacteri—zation复合材料整体加筋板是飞机结构的一种典型结构

6、件，其细节设计对于减轻结构重量、提高结构承载能力等都将具有积极的作用[1】。筋条与蒙皮之间的脱胶是复合材料整体加筋板主要的失效形式之一。研究人员通过提取分析加筋板的一些特征截面上的载荷情况发现，筋条与蒙皮之间的剪切载荷是导致加筋板发生脱胶失效的主要原因[副。Puppo和EvensenⅢ研究了脱胶失效时筋条与蒙皮之间的应力状态，获得了失效时的应力分布规律。Pipes和Pagano[“]则依据剪切应力传递机制，利用有限差分法研究了类似的问题，得到了层间剪切应力和位移的关系。早期的研究中采用狭长的试件以及四点弯曲或者侧向拉伸的载荷形式，模拟筋条与蒙皮之间的剪切破坏模

7、式睛"。但由于四点弯曲试件受边缘效应的影响非常大，很难获得准确的试验结果。NI。R的Rijn和Wiggenraad∞】为解决该基金项目：国家自然科学基金(10872091)资助项目f江苏省普通高校研究生科研创新计划(CX09&084Z)资助项目，南京航空航天大学博士生创新与创优基金(BCXJ09一02)资助项目．收稿日期：20lo一10_12；修订日期：2011一01—13通讯作者：陈普会，男．教授，博士生导师，E—mail：phchen@nuaa．edu．∞．第4期叶强，等：复合材料整体加筋板的七点弯曲试验与数值分析471问题，设计了一种七点弯曲试验。七点弯

8、曲试验是通过点加载的方式对蒙皮施加载荷