·计算材料学·
复合材料层合板斜接式挖补修理稳定性分析
张成雷
卢俊文王倩营2朱新宇
（1中国民用航空飞行学院，广汉618307）（2西南交通大学电气工程学院，成都610031）
文摘对复合材料层合板挖补修理模型进行了参数化的有限元计算，分析了挖补修理结构失稳载荷与挖补角、胶层厚度以及铺层方式之间的关系，得到了最优挖补修理模型。结果表明，异种材料补片会显著提高挖补修理结构的稳定性，在一定范围内，减小胶层也会改善挖补修理结构的稳定性。当胶层厚度在0.15~ 0.25mm变化时，随着胶层厚度减小，挖补修理结构的稳定性增强；当铺层方式为[0,/±45/±45/90]，时，挖补修理结构稳定性最强。
关键词挖补修理，线性层曲，异种材料补片，有限元分析
AnalysisonBucklingBehaviorofCompositeLaminatesWithScarfRepairJoint
Lu Junwen'WangQianyingZhuXinyu'Zhang Chenglei
(1 Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307)
(2School of Electrical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu610031)
Abstract In this paper, a parametric finite element (FE) model has been developed to allow a broad study into the effect of various parameters on the performance of a scarf joint. The buckling load of scarf repair composite struc-ture has been investigated and determined with respect to changes in scarf angle, adhesive thickness and lay-up se-quence. Furthermore,the best scarf repair model was developed. Dissimilar material joint improves the stability of scarf repair composite structure extraordinarily. The adhesive thickness varying between 0.15 mm and 0.25 mm,reducing the adhesive thickness also improves the stability of scarf repair composite structure. The scarf repair model with [O3/ ±45/±45/ 90], has the best stability. The results of this investigation provide further insight into the failure that devel-ops in scarf repairs of composite structures under compressive load.
Key words Scarf repair,Linearity buckling,Dissimilar material joint, Finite element analysis
0引言
目前，复合材料薄板结构在航空、机械以及建筑工程领域得到了广泛的应用，研究人员为了保证结构的可靠性，近几十年来对由于轴向拉伸、压缩以及剪切引起薄板结构的届曲进行了大量研究「1-}。然而对斜接式挖补修理的薄板届曲问题研究较少，尤其在全复合材料结构的轻型飞机（如西锐SR20）上，机翼或起落架承受很大的轴向或法向载荷，有可能造成屈
收稿日期：20130626；修同日期：20130923
曲或失稳。为了保证飞机的可靠性、获得良好的气动性能以及节约成本，挖补修理广泛应用到复合材料薄板修理中，对修理后的结构进行届曲分析也显得尤为重要。
用解析方法来求解薄板的稳定性问题比较困难，但是使用有限元方法能够方便处理复杂应力状态下的屈曲问题。本文使用有限元软件ANSYS对挖补后的复合材料薄板进行了届曲分析，假设该薄板无初始几
基金项目：国家自然基金民航联合基金重点项目（U1233202）：中国民用航空飞行学院青年基金项目（Q2012-003）
作者简介：卢俊文，1985年出生，硕土，主要研究方向：复合材料结构计算与设计，航空器故障诊断与预测。E-mail:jumven686@sobu.com 通讯作者：未新字，1969年出生，硕士，教授，主要研究方向：飞行器故障诊断与预测，复合材料结构健康管理。E-mail;xyzhu@cafuc.edu.cn
24 — 万方数据
宇航材料工艺
http://www.yhclgy.com
2013年第6期