含预埋缺陷复合材料帽形加筋壁板界面失效研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220828.004

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (8): 28-34.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220828.004

含预埋缺陷复合材料帽形加筋壁板界面失效研究

成李南¹, 徐思文², 陈向明^1*, 李新祥¹, 屈天骄¹

1.中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室,西安710065;
2.中国商飞上海飞机设计研究院,上海201210

收稿日期:2022-04-19 出版日期:2022-08-28 发布日期:2022-09-27
通讯作者: 陈向明(1983-),男,博士,高工,主要从事复合材料结构强度方面的研究,asrichenxm@avic.com。
作者简介:成李南(1986-),男,硕士,工程师,主要从事复合材料结构强度方面的研究。

Analysis of interfacial failure in omega stiffened composite panel with embedded defect

CHENG Li-nan¹, XU Si-wen², CHEN Xiang-ming^1*, LI Xin-xiang¹, QU Tian-jiao¹

1. Aeronautics Science and Technology Key Laboratory of Full Scale Aircraft Structure and Fatigue, Aircraft Strength Research Institute of China, Xi′an 710065, China;
2. Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Commercial Aircraft Corporation of China, Ltd., Shanghai 201210, China

Received:2022-04-19 Online:2022-08-28 Published:2022-09-27

摘要/Abstract

摘要： 本文对复合材料帽形加筋壁板后屈曲破坏过程中粘接面失效问题开展了研究。首先设计并完成了无缺陷、含预埋缺陷的帽形单筋板四点弯曲试验以表征加筋壁板典型区域的后屈曲失效;然后基于数值模拟方法,利用内聚力模型(CZM)对无缺陷和含预埋缺陷试件弯曲受载时的界面脱黏进行了渐进破坏分析。结果表明:采用cohesive单元和考虑厚度方向压缩影响的层间失效准则方法建立有限元模型可以很好地模拟复合材料加筋结构界面脱黏;凸缘-蒙皮预埋缺陷对帽形加筋壁板起裂载荷基本没有影响,筋条内角和填充区界面预埋缺陷会显著降低帽形加筋板的承载能力,但起始裂纹均发生在筋条内角和填充区的粘接界面。

关键词: 复合材料, 内聚力模型, 后屈曲, 加筋壁板, 界面脱黏

Abstract: This article aimed at the interface de-bonding between stringer and skin as the structure under post-buckling loads. A four-point bending test that includes non-defect and embedded defect was firstly set up to characterize post-buckling failure in typical regions of stiffened panels and the cohesive zone model (CZM) considering the effects of through-thickness compression on the inter-laminar shear failure of composite laminates was employed. The numerical result is in good agreement with experimental one. The results indicate that: embedded defect at flange/skin interface has slight influence on the load capacity of the structure, but embedded defect at flange/radius-filler interface has significant influence on the load capacity of the structure, and delamination always initiated at the flange/radius-filler interface area.

Key words: composite, cohesive zone model, post-buckling, stiffened panel, interface de-bondinge

中图分类号:

TB332

成李南, 徐思文, 陈向明, 李新祥, 屈天骄. 含预埋缺陷复合材料帽形加筋壁板界面失效研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(8): 28-34.

CHENG Li-nan, XU Si-wen, CHEN Xiang-ming, LI Xin-xiang, QU Tian-jiao. Analysis of interfacial failure in omega stiffened composite panel with embedded defect[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(8): 28-34.

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含预埋缺陷复合材料帽形加筋壁板界面失效研究

Analysis of interfacial failure in omega stiffened composite panel with embedded defect

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