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1、文章编号:2095-1248(2016)02-0036-05复合材料长桁终止端设计杜芳静,王亮(中航沈飞民用飞机有限责任公司工程研发中心,沈阳110013)摘要:在飞机复合材料加筋壁板结构中,长桁常在机身框、机翼前后梁、结构开口等部位附近终止,长桁终止端头的细节设计对加筋板的承载能力与使用寿命具有重要的影响。由于复合材料的性能和工艺特殊性,长桁端头处的刚度突变,使得长桁与蒙皮之间容易发生脱胶。利用非线性有限元软件ABAQUS中的粘接单元模拟长桁与蒙皮的脱层界面,对复合材料加筋板长桁终止端在拉伸和压缩载荷下的失效机理和失效载荷进行预测,分析长桁端头斜
2、角区不同角度对结构承载能力的影响,为飞机复合材料长桁的细节设计提供参考。关键词:复合材料长桁;细节设计;ABAQUS;失效过程中图分类号:V214.8文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.2095-1248.2016.02.007CompositestringerrunoutdesignDUFang-jing,WANGLiang(Reserch&DevelopmentCenter,AVICSACCommercialAircraftCompanyLtd.,Shenyang110013,China)Abstract:Inaircraftc
3、ompositestiffeningpanelstructure,stringersusuallyendattheframes,theforwardandrearsparsandthecutouts．Therefore,thedetaileddesignofstringerrun-outhasagreatimpactontheloadcarryingcapacityandservicelifeofcompositestiffeningpanels.Duetothespecialperformanceandprocess-ingofcomposite
4、,thestringerandtheskinareeasytode-bondwiththesuddenstiffnesschangeofthestring-erend.SimulatingdelaminatedinterfacewiththecohesiveelementinnonlinearfiniteelementsoftwareABAQUS,thepaperpredictsthefailuremechanismandfailureloadofthecompositestiffenedpanelsundertensionandcompressi
5、onloadandanalyzestheeffectofdifferentanglesofstringerrun-outonthestructuralloadcarryingcapacitytoprovideadvicetothedetaileddesignofcompositestringer.Keywords:compositestringer;detaileddesign;ABAQUS;failureprocess复合材料在飞机上的应用非常广泛,由复合作用下,由于截面形状的突变会在端头处产生应材料长桁与蒙皮构成的整体加筋壁板作为飞机结力集中。
6、层合板抵抗层间剪切的能力较强,而承构中的主要承力构件,广泛应用于机身、机翼、尾担面外载荷的能力比较薄弱,所以长桁终止端与翼等部位。复合材料整体加筋壁板多采用胶接或蒙皮界面的脱胶分层是复合材料加筋板结构主要[1-3]共固化成型工艺,其材料和工艺的特殊性导致其的失效模式。分层会沿长桁长度方向扩展,[4-8]在使用中容易出现缘条和蒙皮的界面脱胶分层。最终引起结构的破坏,如图1所示。通常的在飞机结构中,长桁常在机身框、窗框、机翼前后细节设计方法是在长桁端头增加斜角区,并采用[9-11]梁、结构开口等部位附近终止,在常见的面内载荷止裂紧固件的方法,长桁终止端
7、斜角区的细收稿日期:2015-12-07作者简介:杜芳静(1983-),女,辽宁朝阳人,工程师,主要研究方向:飞机强度设计,E-mail:du．fangjing@sacc．com．cn。第2期杜芳静,等:复合材料长桁终止端设计37222节设计对加筋板的承载能力与使用寿命具有重要TTTnst++≥1(1){0}{0}{0}的影响。TnTsτt式中:T为层间正应力;T与T为层间剪应nst000力;T,T和T分别为对应的临界界面强度。nst1．2能量释放率准则一旦材料达到损伤起始判据(1)以后,材料的刚度开始降低。采用能量破坏准则来判断分层的扩展,其每一
8、单元拉伸破坏都可等效为一个脱粘扩展过程。脱粘扩展破坏准则采用混合型破坏准则:图1长桁端头脱胶222GGGⅠⅡⅢ周凯华等[6
