含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接结构应力强度因子有限元分析

复合材料科学与工程 ›› 2015, Vol. 0 ›› Issue (7): 50-53.

含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接结构应力强度因子有限元分析

穆志韬¹, 郝建滨^1*, 高雪霞², 李旭东¹

1.海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041;
2.青岛大学,山东青岛 266071

收稿日期:2014-12-24 出版日期:2015-07-28 发布日期:2021-09-13
通讯作者: 郝建滨(1987-),博士研究生,研究方向为复合材料在飞机结构修理中的应用研究,haobin-528@163.com。
作者简介:穆志韬(1963-),男,博士生导师,教授,研究方向为飞机结构寿命可靠性、腐蚀疲劳。

STRESS INTENSITY FACTOR ANALYSIS OF CENTER-CRACKED METALLIC PLATE BONDED WITH COMPOSITE PATCHES BASED ON THE FINITE ELEMENT METHOD

MU Zhi-tao¹, HAO Jian-bin^1*, GAO Xue-xia², LI Xu-dong¹

1. Qingdao Branch of Naval Aeronautical Academy, Qingdao 266041, China;
2. Qingdao University, Qingdao 266071, China

Received:2014-12-24 Online:2015-07-28 Published:2021-09-13

摘要/Abstract

摘要： 含裂纹铝合金板经复合材料补片胶接修复后,裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,简称SIF)是关注的重点。基于有限元软件ABAQUS,建立了含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接修复件的分析模型。计算了裂纹尖端的SIF,与Rose解析模型进行了对比验证,得到裂纹尖端SIF在板厚方向上的变化,以及补片在厚度方向上修补效果的变化,对比了不同修复方式的修复效果。结果表明,裂纹尖端SIF的有限元解偏保守,被修补板厚较大时,裂纹尖端SIF值在板厚方向上的差异更加显著,双面修复方式的修复效果明显优于单面修复方式。

关键词: 中心裂纹, 复合材料胶接, 应力强度因子, 有限元

Abstract: The stress intensity factor of the crack tip for the cracked plate repaired with composite patches is still the focus of attention. At present, the majority study of the stress intensity factor is about thin plate. Therefore, based on the finite element method, the model of center-cracked thick (10mm) metallic plate bonded with composite patches was established, and the stress intensity factor of the crack tips were calculated. Meanwhile, Rose's analytical model was used here to verify the model. The changes of the SIF values and the repair effect along the thickness direction were analyzed. The results show that the finite element solution is conservative; the difference between the maximum and the minimum of the SIF along the thickness direction is significant when the thickness of the repaired plate is larger; the double repair is much better than the single repair.

Key words: center crack, composite repair, stress intensity factor, finite element methods

中图分类号:

TB332
TG490

穆志韬, 郝建滨, 高雪霞, 李旭东. 含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接结构应力强度因子有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2015, 0(7): 50-53.

MU Zhi-tao, HAO Jian-bin, GAO Xue-xia, LI Xu-dong. STRESS INTENSITY FACTOR ANALYSIS OF CENTER-CRACKED METALLIC PLATE BONDED WITH COMPOSITE PATCHES BASED ON THE FINITE ELEMENT METHOD[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2015, 0(7): 50-53.

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