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1、第28卷第4期材料科学与工程学报总第126期Vol28No4JournalofMaterialsScience&EngineeringAug.2010文章编号:16732812(2010)04059705纤维增强复合材料波纹蒙皮基体的承载能力牟常伟,王帮峰,葛瑞钧,周勇(南京航空航天大学智能材料结构航空科技重点实验室,江苏南京210016)摘要本文以一种可作为变体机翼蒙皮的复合材料波纹结构为对象,研究了其横向承载能力,为其结构参数优化提供理论基础。提出了一个理论分析模型,计算了试件横向的抗弯刚度及三点弯
2、曲载荷下的挠曲线,并计算了同等材料厚度、宽度的平板结构的抗弯刚度,比较发现,波纹结构在纵向有远大于平板结构的承载能力。模仿蒙皮实际受载情况,计算了均布载荷作用下波纹试件弯曲的挠曲线方程。制作了波纹基体承载试件及平板试件,用三点弯曲法对两种试件进行了弯曲测试,测试结果表明,在弯曲的弹性变形段内,理论计算值与测试值基本吻合,误差小于10%,证明了理论分析模型的正确性。关键词变体机翼;蒙皮;波纹复合材料;承载能力;计算模型中图分类号:V214.1文献标识码:AAnalysisofBearingCapacityfortheMatrixRein
3、forcedbyFiberCompositewithaWaveshapedSkinMOUChangwei,WANGBangfeng,GERuijun,ZHOUYong(AeronauticalScienceKeyLab.ofSmartMaterials&Structures,NanjingUniv.ofAero.andAstron.,Nanjing210016,China)AbstractAwaveshapedcompositeswasproposedfortheskinofmorphingwing.Thelateralbeari
4、ngcapacityoftheproposedcompositeswasanalyzedtoprovideatheoreticalbasisforthestructuraloptimization.Atheoreticalmodelwasproposedtocalculateflexuralrigidityintransversedirectionanddeflectioncurveunderthreepointbendingload.Theoreticalcomparisonwasperformedbetweentheflexuralrigi
5、dityofthewaveshapedcompositespecimensandtheplatespecimensunderthesameconditions.Thecomparisonresultsindicatethatwaveshapedcompositeshavehigherloadbearingcapacitythantheplateones.Consideringthepracticalloadconditionsoftheskin,thedeflectioncurveequationofthewaveshapedspecime
6、nswasalsodeducedunderauniformload.Thewaveshapedspecimensandplatespecimensweremanufacturedtotesttheirlateralbearingcapacitywiththethreepointbendingtest.Theexperimentalresultsshowthattheerrorbetweentheoreticalanalysisandtestresultsislessthan10%withintherangeoftheelasticbendin
7、gdeformation,andprovetheeffectivenessoftheproposedtheoreticalmodel.Keywordsmorphingwings;skin;waveshapedcomposites;bearingcapacity;analysismodel[13]行器的发展方向之一。当大变形发生时,对变体机1引言翼的蒙皮特性要求较高,不但变形方向需具有较大变形能力,而且垂直于变形方向上也需要有较强的承载变体机翼能够在不同飞行状态下达到理想的气动能力。而传统蒙皮主要是保持机翼气动外形,承受和特性,从而显著
8、提高飞行器综合性能,成为未来先进飞传递飞行气动载荷,显然无法满足变体机翼的要收稿日期:20090713;修订日期:2009121
