轴向压缩载荷下复合材料薄壁方管吸能特性研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jiajia0321
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复合材料具有比强度高、比刚度大、疲劳性好、可设计性好等优点,已广泛用于航空航天、交通运输、建筑等领域。然而,复合材料薄壁方管作为吸能元件在航空器中的应用非常有限,主要是缺乏准确及可靠的复合材料结构性能预测模型。基于以往大量关于准静态轴向压缩载荷下复合材料薄壁结构吸能特性研究成果,很少有人能同时准确模拟出复合材料薄壁结构失效形貌、吸能特性参数及载荷-位移响应。本文针对T700/3234复合材料薄壁方管,采用试验与仿真相结合的方法,研究其在准静态轴向压缩载荷下的破坏吸能机理及吸能特性。在此基础上用仿真技术,对复合材料薄壁方管在准静态轴向压缩载荷下影响因素进行研究分析,具体研究内容如下:首先,设计制备了三组铺层方式不同的复合材料薄壁方管([±45]3s、[0/90]3s、[±45/0/0/90/0]s),进行了准静态轴向压缩试验。本文对方管轴向压缩破坏过程中的失效形貌及其载荷-位移曲线进行了吸能机理分析与探讨。通过考察三组铺层方式不同的复合材料薄壁方管初始峰值载荷、平均压缩载荷、比吸能以及载荷效率等吸能特性评价指标,研究了铺层角度对复合材料薄壁方管吸能特性的影响。其次,研究了[±45]3s复合材料薄壁方管的“单层壳”、“多层壳”、“层合壳”有限元建模方法,通过对比失效形貌及载荷-位移曲线验证模型有效性;对[0/90]3s与[±45/0/0/90/0]s复合材料薄壁方管轴向压缩过程进行“层合壳”有限元模拟,进一步验证模型的有效性。最后,研究引发方式对复合材料薄壁方管吸能特性的影响。设计不同凹凸台及含不同劈尖的压板模型,基于[0/90]3s层合壳有限元模型进行轴向压缩仿真分析,通过对比轴向压缩过程失效形貌及载荷-位移曲线,分析其对吸能特性的影响。
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