考虑后屈曲的复合材料加筋壁板承载能力分析

《考虑后屈曲的复合材料加筋壁板承载能力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第４５卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．５２０１５年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１５考虑后屈曲的复合材料加筋壁板承载能力分析１１２张国凡，孙侠生，孙中雷（１．西北工业大学航空学院，陕西西安７１００７２；２．中国飞机强度研究所，陕西西安７１００６５）摘要：复合材料加筋结构的承载能力预估是飞机设计中的重要内容，其关键问题就是考虑材料失效的后屈曲分析。针对复合材料加筋壁板承受压缩载荷的后屈曲承载能力预估问题，考虑层内损伤、层间分层以及刚度退化，基于内聚力单元与Ｈ

2、ａｓｈｉｎ损伤准则，建立了一种简洁的渐进损伤分析方法，编制了相应的ＡＢＡＱＵＳＵＭＡＴ子程序，并利用复合材料加筋结构破坏试验进行了验证。验证结果表明，预估的承载能力、破坏模式和结构应力状态与物理试验结果符合得很好，承载能力误差在１０％以内，证明了方法的准确性和工程实用性。关键词：复合材料加筋板；承载能力；后屈曲；渐进损伤；破坏试验中图分类号：Ｏ２４２．２１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０５-００２０-０４LoadCarryingCapacityAnalysisofStiffenedC

3、ompositePanelConsideringPost-buckling１１２ＺＨＡＮＧＧｕｏ-ｆａｎ，ＳＵＮＸｉａ-ｓｈｅｎｇ，ＳＵＮＺｈｏｎｇ-ｌｅｉ（１．CollegeofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi′an７１００７２，China；２．AircraftStrengthResearchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６５，China）Abstract：Ｔｈｅｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏ

4、ｎｏｆｓｔｉｆｆｅｎｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆａｉｒ－ｃｒａｆｔｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｉｓｐｏｓｔ－ｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｔａｋｅｎｍａｔｅｒｉａｌｆａｉｌｕｒｅｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ａｃｏｎ－ｃｉｓｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｄａｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｉｎｔｒａｌａｍｉｎａｒｆａｉｌｕｒｅ，ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｗａｓｅｓｔ

5、ａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｈｅｓｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄＨａｓｈｉｎｄａｍａｇｅｃｒｉｔｅｒｉａｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｐｏｓｔ－ｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｂｅａｒｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ，ａｎｄＵＭＡＴｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅｓｏｆＡＢＡＱＵＳｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅａｎｄｓｔｒａｉｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒａｇｒｅｅｗ

6、ｅｌｌｗｉｔｈｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１０％ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．Keywords：ｓｔｉｆｆｅｎｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｎｅｌ；ｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｐｏｓｔ-ｂｕｃｋｌｉｎｇ；ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｄａｍａｇｅ；ｆａｉｌｕｒｅｔｅｓｔ引言合材料加筋结构后屈曲承载能力问题，建立了一种简洁的渐进损伤分析方法，并利用破坏试验数据验证了复合材料加筋壁板作为

7、一种典型的薄壁结构形［１］此方法的可行性和有效性。式，在压缩载荷作用下主要失效模式为屈曲失稳。对于薄壁加筋结构，有研究表明，结构在发生屈曲后仍１复合材料加筋壁板后屈曲渐进损伤分析方法具有较强的后屈曲承载能力，而由于复合材料的各向１．１复合材料层内失效准则及刚度退化异性特点，复合材料加筋壁板结构承载能力和破坏模［１－３］三维Ｈａｓｈｉｎ准则由于其考虑纤维拉伸／压缩断式预估问题就十分复杂。目前设计部门大多仍以［１］裂、基体拉伸／压缩开裂以及纤基剪切断裂等失效模式结构屈曲载荷作为设计许用载荷，没有充分利用结而被认

8、可，其表达式如下：构的承载能力，因此，快速准确预估后屈曲阶段的承载ε１１２ε１２２ε１３２能力，对于减轻结构重量、提高使用效率和优化结构设（f，t）＋（f）＋（f）≥１（ε１１＞０）２ε１１ε１２ε１３计具有重要的工程实用价值。F１＝ε１１２本文在考虑层内损伤、层间分层以及刚度退化的（f，c）≥１（ε１１＜０）ε１１基础上，编制了相应的ＡＢＡＱＵＳＵＭＡＴ子程序，针对复收稿日期：２０１５－０８－１７基金项目：中欧