含切口复合材料加筋板损伤扩展的数值模拟及修理效能分析

【摘要】： 按生存力设计原则而设计的军用飞机，应考虑战时弹击损伤对飞机的影响。本文通过飞机典型复合材料三加筋层压板结构在被弹片划开一穿透性切口(离散源损伤)后，在轴向压缩载荷作用下所产生的强度、刚度以及修理问题展开了技术研究及探讨，给出军机复合材料加筋板在弹击后生存力以及外场修理后强度恢复分析结果。主要进行了下面内容的研究及探讨： (1) 切口与加筋板轴线夹角(60°、75°和90°)对强度、刚度的影响分析； (2) 对切口与加筋板轴线夹角为60°时，进行了损伤扩展数值模拟； (3) 对切口与加筋板轴线夹角为60°时，结构用钛补片进行修理后强度恢复情况进行了数值模拟，修理方式主要采用机械连接形式。 通过采用三个不同损伤判据的数值仿真模拟，得到如下结论： (1) 在60°时，用Hashin判据进行的损伤分析，损伤扩展较快；最大应力及Hashin-Rotem判据进行的损伤分析，损伤扩展基本相当，且较慢； (2) 在所给加筋板的物理条件、切口大小及形状、最大载荷等一定的条件下，该加筋板在压缩载荷作用下，其压缩强度下降了45％～50％； (3) 在本文提及到的机械连接修理方法以及载荷条件下，修理后的结构强度恢复能够满足战时要求。