含预填块复合材料帽型单筋板弯曲性能研究
作者:
作者单位:

南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京 210016

作者简介:

通讯作者:

周光明,男,教授,博士生导师,E-mail:zhougm@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TB332

基金项目:

中央高校基本科研业务费专项资金(NS2019001);江苏省基础研究计划(自然科学基金)(BK20190394);南京市2019年度留学人员科技创新项目;江苏高校优势学科建设工程项目。


Bending Property of Composite Hat-Stiffened Panel with Pre-filled Blocks
Author:
Affiliation:

State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

Fund Project:

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    摘要:

    通过有限元分析对含预填块复合材料帽型单筋板弯曲承载能力和失效机制进行了预测,并完成试验验证。首先基于有限元软件ABAQUS,建立了含预填块帽型单筋板实体模型,完成了对筋条和蒙皮复合材料铺层及粘聚区界面的模拟。同时,本文根据Hashin准则和Tsai-Wu准则编写了UMAT子程序,完成了对模型的有限元仿真计算,并比较了两种准则的优劣。结果表明:有限元结果中模型的承载能力、损伤机制和失效位置和试验结果吻合,载荷-位移曲线大致一致。达到极限载荷时,共固化成型的含预填块复合材料帽型单筋板在筋条的短切纤维块与泡沫交界处发生“压断”破坏,导致结构承载能力下降,试验和仿真均未出现筋条与蒙皮脱粘现象。并且,增加筋条铺层层数和短切纤维块长度可有效提高结构承载能力。

    Abstract:

    The finite element analysis is used to predict the bending capacity and failure mechanism of composite hat-stiffened panel with pre-filled blocks, and the experiment verification is completed. Firstly, based on the finite element software ABAQUS, a solid finite element analysis model of hat-stiffened panel with pre-filled blocks is established, and cohesive zone model is used to simulate the interface between the rib and skin. At the same time, based on the Hashin and Tsai-Wu criteria, the user-defined material subroutine (UMAT) is written. The results show that load capacity,damage mechanism and failure location of the finite element simulation are consistent with the results of the experiment, and the load-displacement curve is roughly the same. When the ultimate load is reached, the rib fails at the junction of the chopped fiber block and the foam in the form of “compression”, resulting in a decrease in the structural load-bearing capacity. There is no debonding phenomenon between the ribs and the skin in the experiment and simulation. Moreover, increasing the number of rib layers and the length of chopped fiber blocks can effectively improve the structural load-bearing capacity.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

戴征征,余章杰,张琪,陆方舟,蔡登安,周光明.含预填块复合材料帽型单筋板弯曲性能研究[J].南京航空航天大学学报,2022,54(1):103-113

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  • 收稿日期:2020-11-06
  • 最后修改日期:2021-01-15
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  • 在线发布日期: 2022-02-05
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