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蜂窝夹层拉脱论文.docx蜂窝夹层拉脱论文蜂窝夹层埋件结构拉脱破坏机理分析法洋洋,陈秀华,汪海(上海交通人学航空航天学院,上海200240)摘要:蜂肉夹层结构埋件是航空航天结构设计中广泛使用的连接部件,是蜂駕结构板与仪器以及蜂窝结构板之间连接时的主要受力部件。本文针対飞机方向舵后缘衬套拉脱实验,提出了建立蜂窝夹层埋件结构有限元模型的新方法,利用数值模拟方法与实验结杲进行了对比,验证了这种建模方法的正确性,并对复合材料层合板蜂禹夹层结构在拉脱载荷作用下的破坏机理进行了研究。关键词:蜂窝;埋件;数值模拟;bsandwichwithinserts一numericalsimulationandexperimentFAYangyang,CHENXiu-hua,WANGHai(SchoolofAeronauticsandAstronauticsSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY)Abstract:bsandwichisakindofjointpartswhicharewidelyusedinAerospacestructures-,thenusethepull-outexperimenttoprovethatthemethodiscorrect-bsandwichwithapull-:b;insert;numericalsimulation;failuremechanism引言夹层结构一般由上面板、下面板、芯材、粘接层组成,夹层结构传递载荷的方式类似于工字梁[1]。为使夹层结构的各要素能协同承载,面板与芯材Z间的粘接层需要能传递载荷,至少具有和芯材i样的强度。夹芯的主要作用是承担横向剪切,把两层面板隔开i段距离,提高整体刚度。蜂窝夹芯由于结构稀疏、密度低而广泛使用于比强度耍求较高的航空航天结构中[2]。埋件是可拆卸的固定装置的一部分,是在夹层结构的基础上内置一个埋件(做连接用)构成。埋件结构是航空航天结构设计中使川广泛的连接部件,是蜂窝结构板与仪器连接时的主要受力部件[3]。拉脱强度是被机械紧固件连接在-•起的结构抵抗拉坏的能力。拉脱强度是E机结构连接设计和强度校核的重要参数。由于冃前对埋件结构的破坏机理尚不明确,拉脱强度一般通过试验获得[4]。对于复合材料做面板的蜂窝夹层结构的失效问题,需要兼顾考虑复合材料的破坏和蜂窝夹层的破坏。蜂窝夹芯结构的损伤包括层压板损伤,蜂窝芯子损伤和板芯脱胶损伤。LI前对蜂窝的损伤研究主要集中在冲击损伤和脱胶等缺陷方而。在以往文献中有许多针对蜂駕夹层和结构脱胶损伤的论述。,证明了在较厚的蜂窝夹层中存在加:曲破坏[5]。吴涤等人把蜂窝芯子处理成弹簧元[6],由弹簧元连接上下面板的板单元。程小全则将夹芯看作面板的过度层,夹芯板看做整个层合板的特例,对夹心板冲击损伤后的拉伸、压缩、弯曲等性能进行了研究[7]。,认为蜂窝的失效是压缩导致的屈曲破坏[8]。侯向阳认为蜂窝芯子高度很高,厚度很小,发生的失效是在剪切力作用下未达到屈服强度极限的褶皱,而随着加载力的加人,蜂窝夹心受力情况变化,由起初的剪切力变为了蜂窝夹芯对角线的拉力,因此最终破坏形式是蜂窝夹心的受拉破坏[3]。李秋龙等人主耍从能量角度分析了板芯脱胶问题[9,10],验证了蜂窝夹层和灌封胶处的剪切破坏是埋件结构破坏的主要形式[11]。在建模方法上考虑,刘勇等研究人员将胶层按照二维各向同性板考虑,并将胶层与复合材料面板一起构成层压板单元,层压板去成4节点等参元,蜂窝取为三维各向异性八节点六面体单元[12]。但是,胶层不同于层合板,其强度远小于层介板,•且具有粘结两层的性能,因此,这种建模方法可能会产生一定的谋差。对于面板的破坏形式,沃西源等人认为面板的主要功能是提供耍求的轴向弯曲和面内剪切刚度,而板的破坏形式主要是皱曲和失稳[13]。,对各单层的非线性木构关系叠加,预测整体的失效响应,进而建立层合板失效准则。根据14种层合板的失效响应及失效预测进行实验验证,从而提出和应观点。这些包括单轴[14,15]和多轴初始失效和最终失效准则的验证。黄征明则结介经典层合板理论捉出了考虑基体[16]纤维不同失效形式的复合材料渐进失效理论。本文对拉脱试验进彳亍了有限元分析,对其破坏机理进行了研究。探讨了通过理论分析和有限元计算获得拉脱强度的方法。在建模过程中,考虑了层合板性能影响,将层合板建为