成型工藝對復合材料加筋結構脫粘性能的影響

張 彌， 關志東， 郭 霞， 薛 斌

(1.北京航空航天大學航空科學與工程學院，北京100191;2.中國商飛上海飛機設計研究院，上海201210)

復合材料加筋結構由于具有良好的承載能力，被大量應用于現代飛行器結構設計中。而共固化與二次膠接技術的應用減少了復合材料結構部件數量以及緊固件的數量從而減輕了結構重量且節約了制造成本［1］。為確保結構安全可靠，有必要研究兩種工藝對筋條蒙皮脫粘損傷及破壞機理的影響。

復合材料加筋結構的脫粘失效研究，一直是國內外學者關注的重點。Vijayaraju等［1］研究T型加筋結構在拉拔載荷作用下的失效，并分析對比含襯墊及含覆蓋層對失效模式的影響，研究結果表明襯墊結構能明顯提高失效載荷;Yap等［2，3］研究預制脫粘區域的位置、尺寸及數目對以脫粘為失效模式的T型多筋條加筋板后屈曲性能的影響，結果表明脫粘位置決定裂紋擴展及屈曲的順序;Krueger等［4］提出了一種有效的模擬筋條蒙皮脫粘的shell/3D建模方式，該方式與實體建模方式結果非常吻合，且大大提高計算效率;Orifici［5，6］基于COCOMAT(improved material exploitation at safe design of composite airframe structures by accurate simulation of collapse)項目提出筋條蒙皮界面后屈曲失效的研究方法，研究表明筋條蒙皮界面處通常會先發生失效，并引起整個結構的迅速失效。國內對加筋結構的脫粘行為研究工作開展的較晚。孫晶晶等［7］分析帽型筋條脫粘的失效機理，并對比不同加載方式及加載跨距對結構失效的影響。張永久等［8］以界面脫粘為基礎研究復合材料加筋板的穩定性，結果表明考慮復合材料損傷和膠層損傷的有限元模擬方法，與試驗結果存在更好的一致性。……