单侧面板裂纹损伤对钛合金蜂窝夹层结构弯曲性能影响

岳喜山，闫群，赵伟，谢宗蕻

（1.西北工业大学 航天学院，西安710072；2.中国航空制造技术研究院 航空焊接与连接技术航空科技重点实验室，北京100024；3.沈阳飞机设计研究所 结构部，沈阳110035； 4.中山大学 航空航天学院，广州510275）

钛合金蜂窝夹层结构由钛合金上下薄面板和蜂窝芯体通过钎焊制造得到，具有比强度高、比刚度大、隔热/降噪性能优异等特点，已逐渐被应用于新一代飞行器中［1-4］。但由于工艺、材料特性等原因，钛合金蜂窝夹层结构在制造和使用过程中可能会意外产生各种缺陷或损伤，如面板裂纹损伤和低速冲击损伤等［5-7］。面板裂纹损伤大多来源于钛合金蜂窝夹层结构在安装、使用和维护过程中的工具划伤，以及结构在长期服役过程中由于交变疲劳载荷而产生的裂纹。

夹层结构具有大的弯曲刚度/质量比，因此，夹层结构被广泛应用于承受结构弯曲载荷［8-10］。国内外研究者采用试验和数值方法对金属夹层结构的弯曲性能进行了大量研究。杨凯等［11］通过对含面板裂纹损伤的镍基高温合金蜂窝夹层结构进行试验研究，发现结构抗弯能力随缺陷尺寸增加而近似线性降低。但是，目前科研人员大都以高温合金蜂窝夹层结构为对象，研究损伤对结构力学性能的影响，涉及钛合金蜂窝夹层结构的力学性能研究相对较少，关于面板裂纹损伤对钛合金蜂窝结构力学性能影响的研究则更少［12-17］。

为了评估面板裂纹损伤的影响，本文基于ABAQUS二次开发技术建立了无损伤和含不同尺寸裂纹的钛合金蜂窝夹层结构模型，研究了单侧面板裂纹损伤对结构弯曲性能的影响，并通过无损伤试验件三点弯曲试验结果验证有限元模型的合理性。……