复合材料加筋板极限承载能力分析

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1、第329-94期沈阳航空航天大学学报V01．32No．42015年8月JoumalofShenyangAerospaceUniversityAug．2015文章编号：2095—1248(2015)04—0037—07复合材料加筋板极限承载能力分析赵维涛，刘炜华，杨其蛟(沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室，沈阳110136)摘要：加筋板在出现屈曲之后并未完全失效，仍然具有较高的承载能力。本研究利用ABAQUS软件建立由shell-solid单元组合的复合材料加筋板极限承载能力分析模型。复合材料层合板和界面材料的破坏通过子程序判断，子程序中

2、编写了Hashin和Quads失效判据，并引入材料刚度退化准则。通过有限元模拟方法分析复合材料加筋板在轴向压缩载荷下的极限承载能力，并详细给出3种失效模式的破坏过程，仿真结果与试验结果相比误差较小，说明所建立模型及USDFLD程序是正确的。关键词：复合材料；加筋板；脱粘；极限承载能力；子程序中图分类号：V211文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2015．04．007UltimatestrengthanalysisofstiffenedcompositepanelsZHAOWei·tao，LIUWei—hua，YANGQi-j

3、iao(KeyLaboratoryofLiaoningProvinceforCompositeStructuralAnalysisofAerocraftandSimulation，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyangl10136，China)Abstract：Thestiffenedcompositepanelsstillhaveenoughs廿engthafterthebucking，thestudyoftheulti—matesffengthisverynecessary．Ashell—solidfiniteelement

4、modelisbuiltbyusingABAQUSsoftwaretoan-alyzetheultimates缸_ength．Inthemodel，usersubroutineisledintotheanalysisofthefailureofmaterials．Intheusersubroutine，HashinfailurecriteriaandQuadsfailurecriteriaareprogramedtoidentifythedamageoccurrence，andthedegradationcriterionisusedtosimulatethef

5、ailureprogressofstiffenedcompositepan-els．Theprocessesofthreefailuremodesarediscussedindetail．TheerrorofsimulationresultcomparedwiththeexperimentaldataiSverysmall．itisshownthattheproposedmethodiScorrect．Keywords：composites；stiffenedpanels；debonding；ultimatestrength；usersubroutine复合材料

6、加筋板具有强度高、刚度大和重量轻等特点，被广泛用于人们的日常生活和航空航天领域。在飞机机翼结构中，加筋板往往会受到拉压、弯曲、剪切和各种组合载荷作用。在这些载收稿日期：基金项目：作者简介：荷作用下，复合材料加筋板出现多种失效模式，主要有屈曲、基体开裂、纤维断裂、脱粘等。加筋板的这些失效情况并不会同时出现，在没有初始缺陷的情况下，首先出现的是屈曲，屈曲发生后加筋2014一12—24国家自然科学基金(项目编号：11272217)；航空科学基金(项目编号：2013ZA54004)；辽宁省教育厅(项目编号L2014072)；国防基础科研计划基金(项目编号：JCKY201

7、3058002，XY2015032)赵维涛(1977一)，男，辽宁沈阳人，副教授，主要研究方向：飞机结构强度与可靠性，E—mail：zhwt201@126．com。38沈阳航空航天大学学报第32卷板仍有很高的后屈曲承载能力。随着载荷逐渐增加，其他失效情况开始出现，随着破坏的加剧，加筋板的承载能力会逐渐达到顶点，最终彻底破坏，完全失去承载能力。由于后屈曲的几何非线性，以及接近极限承载能力阶段各种失效模式的耦合，造成极限承载能力很难准确计算¨。71。由于失效模式的多样性以及多种失效模式耦合的复杂性，现有的商业软件如ABAQUS，NASTRAN，MARC等并不能准确地

8、计算复合材料加筋板的极限