论文摘要：复合材料加筋板压缩破坏机理研究

复合材料加筋板是现代飞机最重要的结构形式之一。对其后屈曲和破坏机理的深入理解，是该类型结构得到高效应用的基础。本文通过元件级试验和分析，针对筋条刚度、蒙皮刚度、筋条蒙皮粘接工艺、预制脱粘缺陷等因素对复合材料加筋板屈曲、后屈曲及破坏过程的影响进行研究。进行的工作及主要成果总结如下：

1 进行了关于影响工字型筋条与蒙皮脱粘性能关键因素的试验和数值模拟研究。其中数值模型引入胶层单元和Hashin准则。进行四点弯曲试验，分析得出共固化工艺比二次胶接有更好的抵抗脱粘的能力；腹板与下缘条连接处的填充区损伤会对整体性能产生较大影响等结论。数值模型分析了粘接区域的应力分布和损伤演化过程，结果显示损伤起始于筋条和蒙皮粘接区域应力状态复杂的四个角，该位置受到纵法向剪应力和剥离正应力的共同作用。

2 进行了关于影响工字型加筋板局部压缩破坏性能关键性因素的试验和数值模拟研究。对单筋压缩模型筋条刚度、长度影响的进行试验和计算模拟。试验结果分析得出对于弱筋条加筋板，筋条的折断导致蒙皮与筋条的脱粘、对于较强筋条加筋板，脱粘与筋条折断几乎同时发生等结论。数值模型计算了屈曲模态和载荷，以及试件破坏的演化过程，结果显示在单筋元件破坏过程中，脱粘现象的萌生和快速扩展导致整体失效。

3 进行了关于预制脱粘区域尺寸及位置对工字型加筋板压缩破坏性能影响的研究。针对含有不同尺寸和位置预制脱粘的单筋压缩模型进行试验和计算模拟。试验结果分析显示单筋元件的屈曲模态对于单侧预制脱粘尺寸更加敏感，而后屈曲及破坏过程则与之相反。计算模拟及C扫描结果表明，预制脱粘区域的快速不稳定扩展明显滞后于预制脱粘区域的损伤起始，而该种快速不稳定扩展过程会至直接引发导致结构破坏。

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