平紋編織面板泡沫夾芯結構修補后側向壓縮有限元漸進失效分析

王軒 冮慶庸 張世秋

摘要：為研究修補對平紋編織面板泡沫夾芯結構側向壓縮性能的影響，通過USDFLD材料子程序，設置Tsai-Wu準則面板材料的失效判據，將線性屈曲模態考慮為初始缺陷，建立平紋編織面板泡沫夾芯結構修補后側向壓縮漸進損傷失效分析模型。結果表明，所建立模型的有效性通過試驗得到了驗證；面板挖補傾角在1∶10～1∶22范圍內修補質量較好，且側向壓縮強度隨面板挖補傾角比例的減小而增大；附加層重疊寬度在5～15mm范圍內修補質量較好，且側向壓縮強度隨附加層重疊寬度的增大而減小，但變化幅度不大；對完好泡沫夾芯結構或者母板損傷小的修補件，純屈曲分析方法對其最大側向壓縮載荷的預測更加準確；夾芯結構側向壓縮的失效機理為芯材首先發生失效，然后面板發生局部屈曲，當載荷達到試件側向壓縮強度后，面板最終失效。

關鍵詞：平紋編織；復合材料；修補；泡沫夾芯；側向壓縮；漸進失效分析

中圖分類號：TB332文獻標識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2022.04.011

基金項目：航空科學基金（2018ZF67011）

民用飛機機載雷達罩常以玻璃纖維平紋編織材料為面板，以聚甲基丙烯酰亞胺泡沫（PMI泡沫）為芯材，與傳統的蜂窩夾芯結構相比，泡沫夾芯結構具有密封性好、整體成形工藝易實現等優點[1]。由于復合材料面板較薄，夾芯結構在使用過程中易受到面外沖擊而損壞，需要修補來恢復其性能。由于雷達罩結構常處于側向受壓狀態[2]，故研究平紋編織面板泡沫夾芯結構修補后側向壓縮性能具有重要的工程價值?！?br>