复合材料蜂窝夹层结构以其高效轻质的特点被广泛应用于多个工业领域。近年来,随着工程应用领域对高性能轻质结构的要求越来越高,促进了新的夹层结构形式的大幅发展。其中,通过在蜂窝芯中铺设加强筋而得到的加筋强化复合材料蜂窝夹层结构就是一种新型结构形式,其目的是为了进一步均衡地提高结构轴向和弯曲的比强度和比刚度,同时增加结构的可靠性。由于制造工艺和材料性能的特点,夹层结构在服役的过程中芯／板结合界面容易出现粘结不牢现象,从而可能产生局部脱粘分层缺陷,导致整个结构的静载强度减小。此外,由于在夹层中铺设加筋,导致芯体结构的几何间断,从而造成局部应力传递不连续和应力集中问题,使得本来就很丰富的复合材料蜂窝夹层结构的失效模式变得更加复杂。因此,有必要深入研究加筋强化复合材料蜂窝夹层结构的破坏机理,为结构的优化设计提供建议。本文采用有限元数值分析方法,并结合考虑复合材料面板发生基体失效、纤维断裂以及纤维／基体剪切失效的渐进损伤分析方法,研究了加筋强化复合材料蜂窝夹层结构在面内压缩载荷下的失效行为,初步探讨了加筋强化对复合材料蜂窝夹层结构力学性能的影响,并讨论了部分结构参数对夹层结构的影响。同时,分别研究了贯通型、圆形以及筋／板三种脱粘缺陷形式对加筋强化复合材料蜂窝夹层结构的压缩失效行为和最终失效模式的影响,总结了此种新型加筋强化复合材料蜂窝夹层结构破坏模式的特点。本项研究得到国家973课题(2014CB046506)和工业装备结构分析国家重点实验室自主研究课题(S14207)的资助。
