文档介绍：第��卷第�期�应�用�力�学�学�报�、��������.��
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缝合复合材料泡沫夹芯结构剪切刚度预报�
杨慧�张晓晶�汪海。�
�上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院������上海���上海交通大学航空航天学院�������上海�。�
摘要:针对复合材料泡沫夹芯结构的缝合工艺采用代表体元法,通过建立有限元模型,对这种新�
型复合材料结构的剪切刚度性能进行了预测。考察了缝合对材料弹性常数的影响,给出了弹性常�
数的计算方法,并着重探讨了纤维弯曲、富树脂区以及缝线刚度、缝线等效直径对结构剪切刚度�
的影响。对比发现:结构的面内剪切刚度与缝线直径成反比,与缝线的剪切刚度成���;面外剪�
切刚度与缝线直径成正比,与缝线的剪切刚度成正比�数值分析结果与试验结果比较吻合�
关键词:缝合;泡沫夹芯;复合材料;代表体元法�
中图分类号:����;������文献标识码:��
行研究:引入了恰当的边界条件,对结构的剪切刚�
度进行预报;分析纤维弯曲、富树脂区、缝线材料�
��引�言�参数对结构剪切刚度的影响。�
复合材料泡沫夹芯结构可以提高结构抗弯刚�
度和结构效率, 降低制造成本��】,在航空领域应用�
日益广泛。夹芯结构中面板与芯材一般采用胶结连�
接,面板与芯子之间的界面连接强度较低,最典型�
的失效形式就是因面板与芯材粘接处失效导致分�
层,并产生局部强度破坏,进而影响泡沫夹芯结构�图�改进的锁式缝合结构�
的整体强度,从而限制了该结构在飞机结构上的广�
泛应用。�
缝合可以加强面板与芯材问的连接,并抑制分�
层,从而在不需大量增加重量的前提下,提高结构�
的面外性能。目前此类结构的研究主要集中在制造�
工艺和性能测试的试验方面��,力学模型建立和数�
值分析等方面的研究工作开展较少【�】。为了扩大缝�
合复合材料泡沫夹芯结构在飞机结构上的应用,首�
先需要解决的问题就是刚度和强度预报。�
基于以上考虑,本文建立从缝合复合材料泡沫�图�垂直缝合��。复合材料层压板�
夹芯结构的力学模型入手,对缝合复合材料泡沫夹�
芯结构在剪切载荷作用下的力学性能分析和试验进�
基金项目:国家自然科学基金�����������来搞日期:����.������修回日期:����.��—���
第一作者简介:杨慧,女,����年生,上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,硕士生:研究方向——复合材料的力学性能。�
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第�期�杨慧,等:缝合复合材料泡沫夹芯结构剪切刚度预报�����
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�有限元模型�����
假设:纤维弯曲角度为��。;纤维弯曲影响宽�
度为�.���,富树脂区的长度为缝针直径的�倍。�
�.��工艺描述�
模型采用文献��】中所用的材料体系和缝合参�根据以上假设,缝合泡沫夹芯结构简化模型如�
数。面板为����/�������;芯材为���������������图�和