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    188宝金博页面版: 基于MSC软件对含损伤的复合材料性能评估与修补研究

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    内容提示： 基于 MSC 软件对含损伤的复合材料性能评估与修补研究FＲP/CM 2017. No. 4基于 MSC 软件对含损伤的复合材料性能评估与修补研究王克。蹑面，王德鑫*，宋 军(总参谋部第六十研究所，南京 210016)摘要:基于 MSC 软件建立了完好、损伤以及修补三种类型复合材料层合板的有限元模型，预估三种类型层合板的强度，通过分析不同修补角度下层合板的强度值，得到较合理的修补角度参数。通过拉伸试验分别确定完好、损伤和修补的层合板试验件强度并与仿真分析结果比较。结果表明，数值模拟强度值与实验值吻合度较好，建立的仿真模型有效地预测了不同修补角度层合板的剩余强度。关键...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：19 | 上传日期：2017-05-13 22:11:52 | 文档星级：
    基于 MSC 软件对含损伤的复合材料性能评估与修补研究FＲP/CM 2017. No. 4基于 MSC 软件对含损伤的复合材料性能评估与修补研究王克。蹑面，王德鑫*，宋 军(总参谋部第六十研究所，南京 210016)摘要:基于 MSC 软件建立了完好、损伤以及修补三种类型复合材料层合板的有限元模型，预估三种类型层合板的强度，通过分析不同修补角度下层合板的强度值，得到较合理的修补角度参数。通过拉伸试验分别确定完好、损伤和修补的层合板试验件强度并与仿真分析结果比较。结果表明，数值模拟强度值与实验值吻合度较好，建立的仿真模型有效地预测了不同修补角度层合板的剩余强度。关键词:损伤;复合材料;有限元;挖补;强度中图分类号:TB332 文献标识码:A文章编号:1003－0999(2017)04－0080－05收稿日期:2016-11-04本文作者还有姜年朝和张逊。作者简介:王克选 (1977-)，男，硕士，高级工程师，研究方向为无人机总体。通讯作者:王德鑫 (1985-)，男，硕士，工程师，研究方向为无人机强度及复合材料设计，wangdexin725@163. com。1 引 言纤维增强复合材料以其优越的比强度、比刚度和可设计性等特点被越来越广泛地应用于飞机结构中［1］ 。但复合材料机体结构在服役期间难免会遭受环境影响，或者在机体装配过程受到非设计载荷的撞击等影响，从而出现局部应力集中的现象，使得结构出现开裂、脱胶和纤维断裂等问题。这类损伤问题绝大多数具有局部性和多发性等特点，因此最经济、最快速有效的方法就是对其受损部位进行修理，从而完全或部分恢复构件的承载能力，保证其使用安全［2-5］ 。如何准确地评估修补后复合材料的结构强度以保证飞机的安全性，成为衡量修补技术可行性的先决条件。是修理还是更换，需要量化界定。修理容限正是构件的缺陷或损伤需要修与不需要修、能修与不能修的定量结构可修性的界限 ［6-8］ 。修理容限需要研究损伤结构的剩余强度及变化规律，涉及损伤机理、剩余强度衰减与寿命估算、维修代价等，极为复杂，需要积累大量的试验数据，才能从理论上对其进行更加精确地建模。国内外专家在修补建模仿真方面做了较多研究，如有学者提出数值模型计算复合材料层合板缺口强度，Siener ［9］ 和 Bair ［10］ 分别用二维平面应变模型和三维复合材料壳元来模拟复合材料修补结构，Soutis 和 Hu ［11，12］ 认为平面应变模型描述的修补结构特性不准确，故此采用实体单元建模，三维均匀等效层合板各向异性的性质。姚卫星等利用 Tsai-Hill(或 Tsai-Wu)准则定义应力场强度，提出了应力场强度准则。通过对仿真分析方法的研究，为修补技术提供理论支持和定量分析验证。复合材料修补技术在国内起步较晚，目前通用的修补方法是挖补技术。挖补法修理是一种永久性的修理方法，是将受损部分材料挖去，切成圆形或椭圆形孔，然后在损伤结构的外部，通过胶接或胶接共固化的方式来固定补片，以恢复结构的强度、刚度以及使用性能的一种修理方法 ［13-15］ 。本文受损的复合材料是用含孔的层合板来模拟的。从整体对含未损伤、损伤以及挖补后恢复的层合板进行强度研究，基于 MSC 软件建立了完好、损伤以及修补三种类型复合材料层合板的有限元模型，预估三种类型层合板的强度，通过分析不同修补角度下层合板的强度值，得到较合理的修补角度参数。通过拉伸试验分别确定完好、损伤和修补的层合板试验件强度并与仿真分析结果比较，数值模拟强度值与实验值吻合度较好，验证了有限元模型的准确性。2 含孔层合板的建：头治2. 1 材料及性能参数的确定选用高强双向机织玻璃纤维/环氧树脂复合材0 8 2017 年 4 月

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