平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩有限元渐进失效分析

王轩 冮庆庸 张世秋

摘要：为研究修补对平纹编织面板泡沫夹芯结构侧向压缩性能的影响，通过USDFLD材料子程序，设置Tsai-Wu准则面板材料的失效判据，将线性屈曲模态考虑为初始缺陷，建立平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩渐进损伤失效分析模型。结果表明，所建立模型的有效性通过试验得到了验证；面板挖补倾角在1∶10～1∶22范围内修补质量较好，且侧向压缩强度随面板挖补倾角比例的减小而增大；附加层重叠宽度在5～15mm范围内修补质量较好，且侧向压缩强度随附加层重叠宽度的增大而减小，但变化幅度不大；对完好泡沫夹芯结构或者母板损伤小的修补件，纯屈曲分析方法对其最大侧向压缩载荷的预测更加准确；夹芯结构侧向压缩的失效机理为芯材首先发生失效，然后面板发生局部屈曲，当载荷达到试件侧向压缩强度后，面板最终失效。

关键词：平纹编织；复合材料；修补；泡沫夹芯；侧向压缩；渐进失效分析

中图分类号：TB332文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2022.04.011

基金项目：航空科学基金（2018ZF67011）

民用飞机机载雷达罩常以玻璃纤维平纹编织材料为面板，以聚甲基丙烯酰亚胺泡沫（PMI泡沫）为芯材，与传统的蜂窝夹芯结构相比，泡沫夹芯结构具有密封性好、整体成形工艺易实现等优点[1]。由于复合材料面板较薄，夹芯结构在使用过程中易受到面外冲击而损坏，需要修补来恢复其性能。由于雷达罩结构常处于侧向受压状态[2]，故研究平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩性能具有重要的工程价值。……