冲击损伤对复合材料壁板强度性能影响的试验研究

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1、第6卷第4期2015年11月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGVolI6No．4NOV．2015文章编号：1674—8190(2015)04—433—09冲击损伤对复合材料壁板强度性能影响的试验研究白晓秋，胡学鹏，陈军(中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安710089)摘要：研究冲击损伤对复合材料加筋壁板稳定性和承载能力的影响具有重要意义，规划轴压试验并对典型复合材料加筋壁板进行带损伤和不带损伤的对比试验，其中考虑不同筋条截面形状(“工”字

2、型和“T”字型)对抗冲击的影响。结果表明：冲击对加筋板的破坏位置有着显著影响；在给定冲击能量下，长桁底缘边缘冲击损伤和长桁轴线冲击损伤对加筋板的稳定性和承载能力没有产生显著影响；在长桁面积相当的情况下，“T”字型长桁加筋板的抗冲击能力强于“工”字型长桁加筋板。关键词：冲击损伤；复合材料；加筋壁板；稳定性；承载能力中图分类号：V260．1文献标识码：ADOI：10．16615／j．cnki．1674—8190．2015．04．006ExperimentStudyontheInfluenceofStrengthPe

3、rformanceofCompositeStiffenedPanelsSubjectedtotheImpactDamageBaiXiaoqiu，HuXuepeng，ChenJun(TheFirstAircraftDesignandResearchInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Xi’an710089，China)Abstract：Studyingtheinfluenceonbucklingperformanceandload—carryingcapaci

4、tyofcompositestiffenedpanelssubjectedtOtheimpactdamageisofsignificantimportance．AnexperimentisexecutedtOcomparethetypi—calcompositestiffenedpanelswithimpactdamagetOtheperfectpanels。consideringtheimpactresistingbehaviorbroughtbythesectionshapeofthestiffenerwh

5、ichincludes“I”shapeand⋯T’shape．Theresultindicatesthatimpactingisofasignificantinfluenceonthelocationoffailureofcompositestiffenedpanel．However，thereisnoobviousinfluenceonthebucklingperformanceandload—carryingcapacityofcompositestiffenedpanelswithimpactdamage

6、actingonthebottomfringeandaxisareaofstiffenerunderthecertainimpactenergy，andthe⋯T’shapedstiffenedpanelisbetterthanthe⋯I’shapedstiffenedpanelintheperformanceofdamageresistance．Keywords：impactdamage；composite；stiffenedpanels；bucklingperformance；loadcarryingcap

7、acity0引言复合材料由于具有高的比强度、比刚度而广泛地应用于现代飞机结构，复合材料加筋板是机翼级、尾翼级主承力结构壁板的主要结构形式[1]。加筋壁板设计的关键是其稳定性和承载能力，对于完好的复合材料加筋壁板，目前工程上有一套较为可靠的工程计算和有限元计算方法，且都得到了试验收稿日期：2015-09—17；修回日期：2015-1卜14通信作者：白晓秋，baixiaoqiu@163．corn验证。但是，由于复合材料对冲击的敏感性一]，在受到冲击后，内部会出现基体开裂、纤维断裂、分层等多种损伤，这些损伤会大幅降低

8、复合材料的各项性能。然而，在飞机的生产制造或者维修过程中，这些由于工具掉落或者磕碰带来的冲击损伤无法避免‘r。对于带有损伤的复合材料加筋壁板，朱炜矗等[41通过建立3D有限元模型，采用应变描述的失效判据判断铺层层内的损伤，并结合相应的刚度折减方案来仿真冲击损伤，进而计算复合材料加筋板的剩余强度；林智育等口1利用能量转换原理计算了层合板应力分布，并采用刚度折减的方法迭代计算航空工程进展第