【摘要】：蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)以其比剛度大、比強度高和隔音、防熱、耐疲勞等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域中。在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)向薄板過渡時存在斜坡式外加裝封邊框的過渡區(qū)域,為了探索這種含封邊框蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的強度和過渡區(qū)域斜坡上面芯脫粘對整個結(jié)構(gòu)的影響,本文以鋁合金面板和Nomex蜂窩芯組成的含封邊框蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)為研究對象,開展了以下研究:進行了蜂窩芯平壓、面外剪切試驗,測量了Nomex蜂窩芯的三個基本彈性力學(xué)參數(shù),分析了相應(yīng)的失效過程;通過雙懸臂梁(DCB)試驗和單臂彎曲(SLB)試驗,測量計算了蜂窩夾層板面芯界面開裂的臨界應(yīng)變能釋放率。在DCB和SLB實驗中發(fā)現(xiàn),面板和蜂窩芯層的分離是由與膠層接觸的蜂窩芯壁斷裂破壞引起的,并且裂紋面沿著膠層和蜂窩芯粘接面擴展。采用界面單元,對含封邊框蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)面內(nèi)壓縮荷載作用下的破壞過程進行了有限元模擬,討論了夾芯結(jié)構(gòu)過渡區(qū)斜面面芯粘接情況(完好和脫粘)對破壞荷載的影響。研究發(fā)現(xiàn)兩種粘接情況試件破壞均發(fā)生在過渡區(qū)域中,外面板是主要承載對象,應(yīng)力最大及危險區(qū)域在外面板的四個角。過渡區(qū)域斜坡上面芯脫粘對內(nèi)面板應(yīng)力影響較大,較粘接模型內(nèi)面板最大應(yīng)力下降49%。通過壓縮試驗,測試了含封邊框蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在面內(nèi)壓縮的強度,對比了夾芯結(jié)構(gòu)過渡區(qū)斜面面芯粘接情況(完好和脫粘)對破壞荷載的影響。試驗表明,對于所研究的材料,壓縮破壞均表現(xiàn)為過渡區(qū)域外面板的局部屈曲,脫粘情況下的破壞強度比粘接良好試件低2.2%。對兩種粘接情況的破壞荷載和破壞模式的有限元計算結(jié)果和試驗結(jié)果均吻合良好,表明有限元分析中用界面元模擬面芯界面的有效性。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V214.6
【圖文】：

合材料應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域上，材料乃是不可缺少的一部分。蜂窩個面板和蜂窩芯組成的一種結(jié)構(gòu)。質(zhì)量輕又很厚，一般其厚度是面板比強度高、抗彎曲、隔音、防熱和窩夾層結(jié)構(gòu)主要分為鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)等[1]。夾芯結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在 19 世的關(guān)注，英國的海耳教授第一次采用夾芯材料廣泛應(yīng)用在飛機上，如機芯結(jié)構(gòu)，德國 ACS 宣布使用 PP 芯GM 生產(chǎn)的 Audi 車質(zhì)量減輕一半，B個飛機外形面積的 85%以上，F(xiàn)-11積的 90%以上[3]。

圖 1.2 蜂窩芯成型方法（圖片來源于文獻[5]）芯結(jié)構(gòu)類似于層合板又區(qū)別于層合板，如圖 1.1 所示，它是由厚而輕的蜂窩芯組成，蒙皮與芯子之間通過樹脂膠來粘接[4]。蒙皮的厚度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于芯子的高度，由于蒙皮的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可以通過適當(dāng)提高芯子高度的方法大幅度提高夾芯結(jié)構(gòu)的彎高結(jié)構(gòu)的等效彎曲剛度與強度力學(xué)性能。蜂窩芯的制造流程如ex 紙通常經(jīng)過拉伸、擠壓成型、逐層粘合、固化成型和膨脹工窩芯[5]，這種 Nomex 紙可以在 160°高溫下長時間使用，具有伸長率，夾層結(jié)構(gòu) Nomex 蜂窩芯具有高強度和高剛度。窩夾芯結(jié)構(gòu)具有比強度大、比剛度高、比重輕等優(yōu)點，但是其容易出現(xiàn)面芯界面脫粘，這種缺陷對蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)來說不容忽窩夾芯結(jié)構(gòu)過早失效的罪魁禍?zhǔn)�。所以在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)投入解這些缺陷會造成哪些危害，便于修理維護。對于蜂窩芯子的法，分別為數(shù)值模擬和實驗。相對而言，實驗途徑的人力和物

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